KR20200041865A - 구동 장치, 구동 방법, 및, 발광 장치 - Google Patents

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마사토시 키타다
하야토 카미즈루
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Abstract

본 기술은, 발광 소자를 적절하게 구동할 수 있도록 하는 구동 장치, 구동 방법, 및, 발광 장치에 관한 것이다. 구동 장치는, 발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 설정부와, 설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어하는 출력 제어부를 구비한다. 본 기술은, 예를 들면, 거리측정 모듈에 적용할 수 있다. 본 발명은, 발광 소자를 적절하게 구동할 수 있도록 하는 구동 장치, 구동 방법, 및, 발광 장치에 관한 것이다. 본 발명의 구동 장치는, 발광 소자(LD(121))로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자(PD(122))에 의해 상기 발광 소자(LD(121))가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자(LD(121))의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 설정부(161)와, 설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자(LD(121))의 구동 전류의 출력을 제어하는 출력 제어부(164)를 구비한다. 본 발명은, 예를 들면, 거리측정 모듈에 적용할 수 있다.

Description

구동 장치, 구동 방법, 및, 발광 장치
본 기술은, 구동 장치, 구동 방법, 및, 발광 장치에 관한 것으로, 특히, 발광 소자를 적절하게 구동할 수 있도록 한 구동 장치, 구동 방법, 및, 발광 장치에 관한 것이다.
종래, LD(Laser Diode, 반도체 레이저)의 임계치 전류 근방의 값이 다른 2종류의 바이어스 전류, 및, 2종류의 바이어스 전류에 의해 LD를 발광시킨 경우에 수광 소자에 의해 검출되는 수광 파워에 의거하여, LD의 바이어스 전류와 수광 파워와의 관계식을 구하는 것이 제안되어 있다. 또한, 구한 관계식에서 수광 파워가 0일 때의 전류치를 LD의 임계치 전류로서 산출하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 특개평7-147446호 공보
그렇지만, 특허 문헌 1에 기재된 발명에서는, 외광 등의 배경광의 영향이 고려되어 있지 않다.
예를 들면, 레이저 프린터나 광디스크 장치에서는, LD가 프레임 내에 마련되기 때문에, 배경광이 LD의 주변에 거의 존재하지 않는다.
한편, ToF(Time of Flight)를 이용한 거리측정 모듈에서는, 레이저광을 외부를 향하여 출사 가능한 위치에 LD가 마련되기 때문에, 배경광이 LD의 주변에 존재한다. 그때문에, LD의 미발광시에도 수광 소자에 의해 검출되는 수광 파워는 0이 되지 않는다. 따라서 특허 문헌 1에 기재된 발명에 의해 LD의 임계치 전류를 산출하는 경우, 배경광의 영향에 의해 산출 결과에 오차가 생긴다. 그리고, 이 오차에 의해 LD를 적절하게 구동할 수가 없게 될 우려가 있다.
본 기술은, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, LD 등의 발광 소자를 적절하게 구동할 수 있도록 하는 것이다.
본 기술의 제1의 측면의 구동 장치는, 발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 설정부와, 설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어하는 출력 제어부를 구비한다.
본 기술의 제1의 측면의 구동 방법은, 구동 장치가, 발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하고, 설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어한다.
본 기술의 제2의 측면의 발광 장치는, 발광 소자와, 상기 발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자와, 상기 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 설정부와, 설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어하는 출력 제어부를 구비한다.
본 기술의 제1의 측면 또는 제2의 측면에서는, 발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정이 행하여지고, 설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력이 제어된다.
본 기술의 제1의 측면 또는 제2의 측면에 의하면, 발광 소자의 바이어스 전류 및 타겟 전류 중의 적어도 하나를 적절하게 설정할 수 있다. 또한, 본 기술의 제1의 측면 또는 제2의 측면에 의하면, 발광 소자를 적절하게 구동할 수 있다.
또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.
도 1은 본 기술을 적용한 거리측정 모듈의 한 실시의 형태를 도시하는 블록도.
도 2는 LDD의 구성례를 도시하는 블록도.
도 3은 LSI의 기능의 구성례를 도시하는 블록도.
도 4는 거리측정 모듈에 의해 실행되는 APC 실행 처리를 설명하기 위한 플로우 차트.
도 5는 거리측정 모듈에 의해 실행되는 APC 실행 처리를 설명하기 위한 타이밍 차트.
도 6은 배경광 측정 처리의 상세를 설명하기 위한 플로우 차트.
도 7은 배경광 측정 처리의 상세를 설명하기 위한 그래프.
도 8은 APC(1)의 상세를 설명하기 위한 플로우 차트.
도 9는 APC(1)의 상세를 설명하기 위한 그래프.
도 10은 APC(2)의 상세를 설명하기 위한 플로우 차트.
도 11은 APC(2)의 상세를 설명하기 위한 그래프.
도 12는 APC(1) 발광 체크 처리의 상세를 설명하기 위한 플로우 차트.
도 13은 APC(1) 발광 체크 처리의 상세를 설명하기 위한 그래프.
도 14는 APC(2) 발광 체크 처리의 상세를 설명하기 위한 플로우 차트.
도 15는 APC(2) 발광 체크 처리의 상세를 설명하기 위한 그래프.
도 16은 디퓨저의 이상(異常)의 검출 방법을 설명하기 위한 도면.
도 17은 디퓨저의 이상의 검출 방법을 설명하기 위한 도면.
도 18은 바이어스 전류 및 타겟 전류의 오차를 설명하기 위한 도면.
도 19는 바이어스 전류 및 타겟 전류의 오차에 의한 발광 지연을 설명하기 위한 도면.
도 20은 스위칭 전류 생성 회로의 제1의 실시의 형태를 도시하는 회로도.
도 21은 LD의 등가 회로를 도시하는 회로도.
도 22는 LD의 구동 전류의 스루 레이트의 저하를 설명하기 위한 그래프.
도 23은 LD의 구동 전류의 스루 레이트의 한계를 설명하기 위한 그래프.
도 24는 스위칭 전류 생성 회로의 동작의 제1의 예를 도시하는 타이밍 차트.
도 25는 스위칭 전류 생성 회로의 동작의 제2의 예를 도시하는 타이밍 차트.
도 26은 스위칭 전류 생성 회로의 동작의 제3의 예를 도시하는 타이밍 차트.
도 27은 스위칭 전류 생성 회로의 제2의 실시의 형태를 도시하는 회로도.
도 28은 스위칭 전류 생성 회로의 제3의 실시의 형태를 도시하는 회로도.
도 29는 스위칭 전류 생성 회로의 제4의 실시의 형태를 도시하는 회로도.
도 30은 차량 제어 시스템의 개략적인 구성의 한 예를 도시하는 블록도.
도 31은 차외 정보 검출부 및 촬상부의 설치 위치의 한 예를 도시하는 설명도.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태에 관해 설명한다. 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 실시의 형태
2. 변형례
3. 기타
≪1. 실시의 형태≫
<거리측정 모듈의 구성례>
도 1은, 본 기술을 적용한 거리측정 모듈의 한 실시의 형태를 도시하고 있다.
거리측정 모듈(100)은, ToF 방식에 의해, 레이저광을 이용하여 대상물까지의 거리를 측정하는 모듈이다. 거리측정 모듈(100)은, 기판(111), 광학 모듈(112), LDD(Laser Diode Driver)(113), 렌즈(114), 거리 화상 센서(115), 및, LSI(116)를 구비한다. 광학 모듈(112), LDD(113), 렌즈(114), 거리 화상 센서(115), 및, LSI(116)는, 기판(111)상에 장착되어 있다. 또한, 광학 모듈(112) 및 LDD(113)에 의해, 레이저광의 발광을 행하는 발광부(101)가 구성된다.
광학 모듈(112)은, LD(Laser Diode)(121), PD(Photo Diode)(122), 및, 디퓨저(123)를 구비한다.
LD(121)는, 소정 파장의 레이저광을 출사하는 발광 소자이다. 예를 들면, LD(121)는, LDD(113)의 제어하에, 대상물까지의 거리의 측정에 이용하는 레이저광을 출사한다.
리턴광PD(122)는, LD(121)로부터 출사되는 레이저광의 강도(파워)의 측정에 이용되는 수광 소자이고, 수광량을 나타내는 수광 신호를 출력한다. 예를 들면, PD(122)는, LD(121)로부터 출사된 레이저광의 일부가 디퓨저(123)에 의해 반사됨에 의해 되돌아오는 리턴광(戾り光)을 수광하고,리턴광의 광량을 나타내는 수광 신호를 출력한다.
디퓨저(123)는, LD(121)로부터 출사된 레이저광이, IEC(International Electrotechnical Commission) 60825-1 등의 안전 기준을 충족시키게 하는 목적으로 마련된 확산 부재이다. LD(121)로부터 출사된 레이저광은, 디퓨저(123)를 투과함에 의해 확산되어, 확산광이 된다. 또한, 레이저광의 일부는 디퓨저(123)에 의해 반사되고, 그 리턴광이 PD(122)에 입사한다.
LDD(113)은, LD(121)에 구동 전류를 공급함에 의해, LD(121)의 발광을 제어한다. 또한, LDD(113)는, PD(122)로부터의 수광 신호에 의거하여, LD(121)로부터 출사되는 레이저광의 강도(파워)를 제어하는 APC(Auto Power Control)를 행한다.
렌즈(114)는, LD(121)로부터의 레이저광을 거리측정 대상이 되는 대상물에 조사한 때에, 대상물에 의해 반사되어 되돌아오는 반사광을 거리 화상 센서(115)의 수광면에 결상시킨다.
거리 화상 센서(115)는, 예를 들면, ToF 방식의 거리 화상 센서이고, 피사체까지의 거리(뎁스)를 화소마다 검출한다. 보다 구체적으로는, 거리 화상 센서(115)는, LD(121)로부터 출사된 레이저광과, 피사체로부터의 반사광 사이의 위상차를 화소마다 검출하고, 검출한 위상차를 나타내는 거리 화상 데이터를 LSI(116)에 공급한다.
LSI(116)는, LDD(113) 및 거리 화상 센서(115)의 제어를 행하거나, 거리 화상 데이터에 의거하여, 피사체까지의 거리의 검출 등의 각종의 처리를 행하거나 한다.
또한, 도 1의 광학 모듈(112), LDD(113), 렌즈(114), 거리 화상 센서(115), 및, LSI(116)의 기판(111)상의 배치는, 그 한 예이고, 적절히 변경하는 것이 가능하다.
<LDD의 구성례>
도 2는, 도 1의 LDD(113)의 구성례를 도시하고 있다. LDD(113)는, ADC(A/D 컨버터151) 및 구동부(152)를 구비한다. 구동부(152)는, 설정부(161), IDAC(전류 출력 D/A 컨버터)(162), IDAC(163), 및, 출력 제어부(164)를 구비한다.
또한, LD(121)의 애노드 및 PD(122)의 캐소드는, 소정 전압의 전원(171)에 접속되어 있다. 즉, 이 예에서는, LD(121)가 애노드 커먼으로 되어 있다. 또한, ADC(151)의 입력단자는, 저( 172)을 통하여 접지되어 있다.
ADC(151)는, PD(122)로부터 공급되는 수광 신호의 A/D 변환을 행하여, 디지털의 수광 신호를 설정부(161)에 공급한다.
설정부(161)는, LSI(116)의 제어하에, ADC(151)로부터의 수광 신호에 의거하여, LD(121)에 공급하는 스위칭 전류 및 바이어스 전류의 설정을 행한다. 설정부(161)는, IDAC(162)로부터 출력시키는 스위칭 전류의 값을 나타내는 디지털의 입력 신호를 IDAC(162)에 공급한다. 또한, 설정부(161)는, IDAC(163)로부터 출력시키는 바이어스 전류의 값을 나타내는 디지털의 입력 신호를 IDAC(163)에 공급한다.
IDAC(162)는, 입력 신호의 D/A 변환을 행하고, 입력 신호에 의해 나타나는 값의 스위칭 전류를 생성하고, 출력 제어부(164)에 공급한다.
IDAC(163)는, 입력 신호의 D/A 변환을 행하고, 입력 신호에 의해 나타나는 값의 바이어스 전류를 생성하고, 출력 제어부(164)에 공급한다.
출력 제어부(164)는, LD(121)의 구동 전류의 출력의 제어를 행한다. 예를 들면, 출력 제어부(164)는, LSI(116)의 제어하에, 스위칭 전류를 증폭하고, 증폭 후의 스위칭 전류와 바이어스 전류를 가산한 값을 피크로 하는 펄스형상의 구동 전류를 생성하고, LD(121)에 공급한다.
<LSI의 기능의 구성례>
도 3은, 도 1의 LSI(116)의 기능의 구성례를 도시하고 있다. LSI(116)는, 제어부(201)를 포함하는 기능을 실현한다. 제어부(201)는, APC 실행부(211) 및 거리측정 제어부(212)를 구비한다.
APC 실행부(211)는, LDD(113)를 제어함에 의해, LD(121)로부터 출사되는 레이저광의 강도를 조정하는 APC를 실행한다.
거리측정 제어부(212)는, 거리측정 모듈(100)에 의한 거리측정의 제어를 행한다. 보다 구체적으로는, 거리측정 제어부(212)는, LDD(113) 및 거리 화상 센서(115)를 제어함에 의해, 대상물에 레이저광을 조사하고, 거리 화상 데이터를 취득하는 처리를 제어한다.
<APC 실행 처리>
다음에, 도 4의 플로우 차트, 및, 도 5의 타이밍 차트를 참조하여, 거리측정 모듈(100)에 의해 실행되는 APC 실행 처리에 관해 설명한다. 또한, 이 처리는, 예를 들면, 거리측정 모듈(100)에 의해 거리측정을 행할 때마다, 거리측정 전에 실행된다.
스텝 S1에서, 거리측정 모듈(100)은, 배경광 측정 처리를 실행한다. 여기서, 도 6의 플로우 차트를 참조하여, 배경광 측정 처리의 상세에 관해 설명한다. 또한, 이 처리는, 도 5의 BG 구간 내에 실행된다.
스텝 S101에서, LDD(113)는, LD(121)를 비발광 상태로 한다. 구체적으로는, 설정부(161)는, APC 실행부(211)의 제어하에, 스위칭 전류 및 바이어스 전류의 값이 0이 되도록, IDAC(162) 및 IDAC(163)에의 입력 신호의 값을 설정한다. 이에 의해, LD(121)에 공급되는 구동 전류의 값이 0이 되고, LD(121)가 비발광 상태가 된다.
스텝 S102에서, LDD(113)는, 오프셋 광량(PD_BG)를 검출하고, 유지한다. 구체적으로는, ADC(151)는, LD(121)가 비발광 상태일 때의 PD(122)로부터의 수광 신호를 A/D 변환하여, 설정부(161)에 공급한다. 설정부(161)는, 이때의 수광 신호의 값인 오프셋 광량(PD_BG)를 유지한다.
도 7은, LD(121)의 발광 특성의 예를 도시하는 그래프이다. 도 7에서, 횡축은 LD(121)의 구동 전류를 나타내고, 종축은 PD(122)의 검출 광량을 나타내고 있고, LD(121)의 구동 전류와 PD(122)의 검출 광량(LD(121)의 발광 강도)의 관계가 도시되어 있다.
LD(121)는, 구동 전류가 임계치 전류(Ith) 미만에서는 발광하지 않고, 구동 전류가 임계치 전류(Ith) 이상이 되면 발광한다.
또한, LD(121)의 발광 강도(발광 파워)는, 구동 전류가 임계치 전류(Ith) 이상이 되고 나서, 어느 정도의 레벨에 달할 때까지의 구간(이하, 선형 구간이라고 칭한다) 내에서, 구동 전류에 대해 개략 선형으로 변화한다. 따라서, PD(122)의 검출 광량은, 선형 구간 내에서 구동 전류에 대해 개략 선형으로 변화한다.
이에 대해, 구동 전류가 커져서 선형 구간을 초과하면, LD(121)의 발광 강도는 구동 전류에 대해 비선형으로 변화하게 된다. 구체적으로는, 선형 구간과 비교하여, LD(121)의 발광 강도의 구동 전류에 대한 변화량이 작아진다. 또한, 이하, 구동 전류가 선형 구간을 초과한 구간을 비선형 구간이라고 칭한다.
또한, PD(122)는, 레이저광의 리턴광 이외에, 외광 등의 주변의 배경광을 수광한다. 그때문에, PD(122)의 검출 광량은, LD(121)가 미발광일 때에도 0이 되지 않는다. 따라서 오프셋 광량(PD_BG)은, PD(122)에 의한 배경광의 검출 광량을 나타낸다.
스텝 S102의 처리의 후, 배경광 측정 처리는 종료한다.
도 4로 되돌아와, 스텝 S2에서, 거리측정 모듈(100)은, APC(1)를 실행한다. 여기서, 도 8의 플로우 차트를 참조하여, APC(1)의 상세에 관해 설명한다. 또한, 이 처리는, 도 5의 APC(1) 구간 내에 실행된다.
스텝 S131에서, LDD(113)는, 바이어스 전류(ILD_L1)에 의해 LD(121)를 발광시킨다. 구체적으로는, 설정부(161)는, APC 실행부(211)의 제어하에, 스위칭 전류의 값이 0, 및, 바이어스 전류의 값이 ILD_L1이 되도록, IDAC(162) 및 IDAC(163)에의 입력 신호의 값을 설정한다. 이에 의해, 값이 ILD_L1인 바이어스 전류(이하, 바이어스 전류(ILD_L1)라고 칭한다)가 LD(121)에 공급되어, LD(121)가 발광한다.
도 9는, 도 7과 마찬가지로, LD(121)의 구동 전류와 PD(122)의 검출 광량과의 관계를 도시하고 있다. 바이어스 전류(ILD_L1)는, 예를 들면, 선형 구간 내에서, LD(121)의 임계치 전류(Ith) 근방으로서, 임계치 전류(Ith)보다 큰 값으로 설정된다. 또한, APC 실행 처리에서, 임계치 전류(Ith)에는, 예를 들면, 사전에 산출된 설계치(예를 들면, 카탈로그값)가 이용된다.
스텝 S132에서, LDD(113)는, 샘플 광량(PD_L1)을 검출하고, 유지한다. 구체적으로는, ADC(151)는, PD(122)로부터의 수광 신호를 A/D 변환하여, 설정부(161)에 공급한다. 설정부(161)는, 이때의 수광 신호의 값인 샘플 광량(PD_L1)을 유지한다. 샘플 광량(PD_L1)은, 도 9에 도시되는 바와 같이, 바이어스 전류(ILD_L1)에 의해 LD(121)가 발광하고 있을 때의 PD(122)의 검출 광량이 된다.
스텝 S133에서, LDD(113)는, 바이어스 전류(ILD_H1)에 의해 LD(121)를 발광시킨다. 구체적으로는, 설정부(161)는, APC 실행부(211)의 제어하에, 스위칭 전류의 값이 0, 및, 바이어스 전류의 값이 ILD_H1이 되도록, IDAC(162) 및 IDAC(163)에의 입력 신호의 값을 설정한다. 이에 의해, 값이 ILD_H1인 바이어스 전류(이하, 바이어스 전류(ILD_H1)라고 칭한다)가 LD(121)에 공급되어, LD(121)가 발광한다.
바이어스 전류(ILD_H1)의 값은, 예를 들면, 도 9에 도시되는 바와 같이, 선형 구간 내에서, 임계치 전류(Ith) 근방이고, 바이어스 전류(ILD_L1)보다 큰 값으로 설정된다.
스텝 S134에서, 스텝 S132와 같은 처리에 의해, 샘플 광량(PD_H1)이 검출되고, 유지된다. 샘플 광량(PD_H1)는, 도 9에 도시되는 바와 같이, 바이어스 전류(ILD_H1)에 의해 LD(121)가 발광하고 있을 때의 PD(122)의 검출 광량이 된다.
스텝 S135에서, 설정부(161)는, 바이어스 전류(ILD_th)를 산출한다.
상술한 바와 같이, 바이어스 전류(ILD_L1) 및 바이어스 전류(ILD_H1)는, 선형 구간 내에 포함된다. 그래서, 설정부(161)는, 도 9에 도시되는 바와 같이, 바이어스 전류(ILD_L1) 및 샘플 광량(PD_L1)에 대응하는 점(L1), 및, 바이어스 전류(ILD_H1) 및 샘플 광량(PD_H1)에 대응하는 점(H1)을 이용한 2점 보간의 연산을 행함에 의해, 오프셋 광량(PD_BG)에 대응하는 바이어스 전류(ILD_th)를 산출한다. 이 바이어스 전류(ILD_th)는, 임계치 전류(Ith)와 거의 동등한 값이 되어, 바이어스 전류의 정밀도가 향상한다.
또한, 예를 들면, 3 이상의 값이 다른 바이어스 전류에 의해 LD(121)를 발광시킨 경우의 3 이상의 샘플 광량을 이용한 보간 처리에 의해, 바이어스 전류(ILD_th)를 산출하도록 하여도 좋다.
스텝 S136에서, 설정부(161)는, 바이어스 전류(ILD_th)가 상정하는 범위 내인지의 여부를 판정한다. 즉, 바이어스 전류(ILD_th)의 연산 결과의 체크가 행하여진다. 예를 들면, 설정부(161)는, 바이어스 전류(ILD_th)와 임계치 전류(Ith)를 비교하여, 양자의 차가 소정의 판정치 이내인 경우, 바이어스 전류(ILD_th)가 상정하는 범위 내이라고 판정하고, 처리는 스텝 S137로 진행한다.
스텝 S137에서 , 설정부(161)는, 바이어스 전류(ILD_th)를 기억한다.
그 후, APC(1)는 종료한다.
한편, 스텝 S136에서, 설정부(161)는, 바이어스 전류(ILD_th)와 임계치 전류(Ith)의 차가 소정의 판정치를 초과하는 경우, 바이어스 전류(ILD_th)가 상정하는 범위 밖이라고 판정하고, 처리는 스텝 S138로 진행한다.
스텝 S138에서, LDD(113)는, 에러 처리를 행한다.
예를 들면, 설정부(161)는, APC 실행부(211)에 에러 신호를 공급한다. 또한, 예를 들면, 설정부(161)는, APC 실행부(211)의 제어하에, IDAC(162) 및 IDAC(163)에의 입력 신호의 값을 0로 설정한다. 이에 의해, LD(121)에 공급되는 구동 전류의 값이 0이 되고, LD(121)가 비발광 상태가 된다.
그 후, 거리측정은 행하여지지 않고, APC 실행 처리는 종료한다.
도 4로 되돌아와, 스텝 S3에서, 거리측정 모듈(100)은, APC(2)를 실행한다. 여기서, 도 10의 플로우 차트를 참조하여, APC(2)의 상세에 관해 설명한다. 또한, 이 처리는, 도 5의 APC(2) 구간 내에 실행된다.
스텝 S161에서, LDD(113)는, 스위칭 전류(ILD_L2)에 의해 LD(121)를 발광시킨다. 구체적으로는, 설정부(161)는, APC 실행부(211)의 제어하에, 스위칭 전류의 값이 ILD_L2, 및, 바이어스 전류의 값이 ILD_th가 되도록, IDAC(162) 및 IDAC(163)에의 입력 신호의 값을 설정한다. 이에 의해, 값이 ILD_L2인 스위칭 전류(이하, 스위칭 전류(ILD_L2)라고 칭한다)와 바이어스 전류(ILD_th)를 가산한 펄스형상의 구동 전류가 LD(121)에 공급되어, LD(121)가 발광한다.
도 11은, 도 7과 마찬가지로, LD(121)의 구동 전류와 PD(122)의 검출 광량과의 관계를 도시하고 있다.
거리측정 모듈(100)에서는, 원방의 대상물에 레이저광을 조사하고, 그 반사광을 수광할 필요가 있기 때문에, 거리측정시에 이용하는 LD(121)의 레이저광의 소망하는 강도(이하, 타겟 강도라고 칭한다)는 매우 커진다. 따라서, LD(121)로부터 타겟 강도의 레이저광을 출사시키기 위한 구동 전류는, 선형 구간을 초과하고, 비선형 구간 내에 포함된다.
그러면, 스위칭 전류(ILD_L2)는, 비선형 구간 내에서 설정된다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 스위칭 전류(ILD_L2)는, 비선형 구간 내에서, 가상 타겟 전류(ILD_T')보다 작은 값으로 설정된다.
여기서, 가상 타겟 전류(ILD_T')란, 타겟 강도의 레이저광을 LD(121)로부터 출사시키기 위한 스위칭 전류(구동 전류로부터 바이어스 전류(ILD_th)를 뺀(引いた) 전류)의 가상치이다. 예를 들면, 비선형 구간에서도 LD(121)의 발광 강도가 구동 전류에 대해 선형으로 변화한다고 가정한 직선(S2)에 의거하여, 타겟 광량(PD_T)에 대한 스위칭 전류를 계산한 값이, 가상 타겟 전류(ILD_T')로 설정된다.
또한, 타겟 광량(PD_T)은, LD(121)로부터 타겟 강도의 레이저광을 출사한 때에 PD(122)에 의해 검출된 광량이고, 예를 들면, 실측 또는 계산에 의해 사전에서 구하여진다.
스텝 S162에서, 도 10의 스텝 S132와 같은 처리에 의해, 샘플 광량(PD_L2)이 검출되고, 유지된다. 샘플 광량(PD_L2)은, 도 11에 도시되는 바와 같이, 스위칭 전류(ILD_L2)와 바이어스 전류(ILD_th)를 가산한 구동 전류에 의해 LD(121)가 발광하고 있을 때의 PD(122)의 검출 광량이 된다.
스텝 S163에서, LDD(113)는, 스위칭 전류(ILD_H2)에 의해 LD(121)를 발광시킨다. 구체적으로는, 설정부(161)는, APC 실행부(211)의 제어하에, 스위칭 전류의 값이 ILD_H2, 및, 바이어스 전류의 값이 ILD_th가 되도록, IDAC(162) 및 IDAC(163)에의 입력 신호의 값을 설정한다. 이에 의해, 값이 ILD_H2인 스위칭 전류(이하, 스위칭 전류(ILD_H2)라고 칭한다)와 바이어스 전류(ILD_th)를 가산한 펄스형상의 구동 전류가 LD(121)에 공급되어, LD(121)가 발광한다.
스위칭 전류(ILD_H2)는, 예를 들면, 도 11에 도시되는 바와 같이, 비선형 구간 내에서, 가상 타겟 전류(ILD_T')의 근방으로서, 가상 타겟 전류(ILD_T')보다 큰 값으로 설정된다.
스텝 S164에서, 도 10의 스텝 S132와 같은 처리에 의해, 샘플 광량(PD_H2)이 검출되고, 유지된다. 샘플 광량(PD_H2)는, 도 11에 도시되는 바와 같이, 스위칭 전류(ILD_H2)와 바이어스 전류(ILD_th)를 가산한 구동 전류에 의해 LD(121)가 발광하고 있을 때의 PD(122)의 검출 광량이 된다.
스텝 S165에서, 설정부(161)는, 타겟 전류(ILD_T)를 산출한다. 예를 들면, 설정부(161)는, 도 11에 도시되는 바와 같이, 스위칭 전류(ILD_L2) 및 샘플 광량(PD_L2)에 대응하는 점(L2), 및, 스위칭 전류(ILD_H2) 및 샘플 광량(PD_H2)에 대응하는 점(H2)을 이용한 2점 보간의 연산을 행함에 의해, 타겟 광량(PD_T)에 대응하는 스위칭 전류인 타겟 전류(ILD_T)를 산출한다.
이에 의해, 점(L2)과 점(H2)을 잇는 한 직선(S1)에 의거하여, 타겟 전류(ILD_T)가 산출된다. 따라서, 예를 들면, 비선형 구간에서도 LD(121)의 발광 강도가 구동 전류에 대해 선형으로 변화한다고 가정한 직선(S2)에 의거하여 산출된 가상 타겟 전류(ILD_T')와 비교하여, 타겟 전류의 정밀도가 향상한다.
또한, 예를 들면, 3 이상의 값이 다른 스위칭 전류에 의해 LD(121)를 발광시킨 경우의 3 이상의 샘플 광량을 이용한 보간 처리에 의해, 타겟 전류(ILD_T)를 산출하도록 하여도 좋다.
스텝 S166에서, 설정부(161)는, 타겟 전류(ILD_T)가 상정하는 범위 내인지의 여부를 판정한다. 즉, 타겟 전류(ILD_T)의 연산 결과의 체크가 행하여진다. 예를 들면, 설정부(161)는, 타겟 전류(ILD_T)와 가상 타겟 전류(ILD_T')를 비교하여, 양자의 차가 소정의 판정치 이내인 경우, 타겟 전류(ILD_T)가 상정하는 범위 내라고 판정하고, 처리는 스텝 S167로 진행한다.
스텝 S167에서 , 설정부(161)는, 타겟 전류(ILD_T)를 기억한다.
그 후, APC(2)는 종료한다.
한편, 스텝 S166에서, 설정부(161)는, 타겟 전류(ILD_T)와 가상 타겟 전류(ILD_T')의 차가 소정의 판정치를 초과하는 경우, 타겟 전류(ILD_T)가 상정하는 범위 밖이라고 판정하고, 처리는 스텝 S168로 진행한다.
스텝 S168에서, 도 8의 스텝 S138의 처리와 마찬가지로, 에러 처리가 행하여진다.
그 후, 거리측정은 행하여지지 않고, APC 실행 처리는 종료한다.
도 4로 되돌아와, 스텝 S4에서, 거리측정 모듈(100)은, APC(1) 발광 체크 처리를 실행한다. 여기서, 도 12의 플로우 차트를 참조하여, APC(1) 발광 체크 처리의 상세에 관해 설명한다. 또한, 이 처리는, 도 5의 APC(1) 발광 체크 구간 내에 실행된다.
스텝 S191에서, LDD(113)는, APC 실행부(211)의 제어하에, 바이어스 전류(ILD_th)에 의해 LD(121)를 발광시킨다. 예를 들면, 설정부(161)는, APC 실행부(211)의 제어하에, 스위칭 전류의 값이 0, 및, 바이어스 전류의 값이 ILD_th가 되도록, IDAC(162) 및 IDAC(163)에의 입력 신호의 값을 설정한다. 이에 의해, 값이 ILD_th인 바이어스 전류(이하, 바이어스 전류(ILD_th)라고 칭한다)가 LD(121)에 공급되어, LD(121)가 발광한다.
스텝 S192에서, 도 10의 스텝 S132와 같은 처리에 의해, 테스트 광량(PD1_CHK)이 검출되고, 유지된다.
도 13은, 도 7과 마찬가지로, LD(121)의 구동 전류와 PD(122)의 검출 광량과의 관계를 도시하고 있다. 테스트 광량(PD1_CHK)은, 바이어스 전류(ILD_th)에 의해 LD(121)가 발광하고 있을 때의 PD(122)의 검출 광량이 된다.
스텝 S193에서, 설정부(161)는, 테스트 광량(PD1_CHK)과 오프셋 광량(PD_BG)의 차가 판정치 이내인지의 여부를 판정한다. 이 판정 처리에 의해, APC(1)에 의해 설정된 바이어스 전류(ILD_th)의 정밀도의 확인이 행하여진다. 예를 들면, 양자의 차가 소정의 판정치 이내이라고 판정된 경우, 즉, 바이어스 전류(ILD_th)의 정밀도가 높은 경우, 처리는 스텝 S194로 진행한다.
스텝 S194에서, 설정부(161)는, 바이어스 전류를 결정한다. 즉, 설정부(161)는, APC(1)에 의해 설정된 바이어스 전류(ILD_th)를 LD(121)의 바이어스 전류로 결정한다.
그 후, APC(1) 발광 체크 처리는 종료한다.
한편, 스텝 S193에서, 양자의 차가 소정의 판정치를 초과하고 있다고 판정된 경우, 즉, 바이어스 전류(ILD_th)의 정밀도가 낮은 경우, 처리는 스텝 S195로 진행한다.
스텝 S195에서, 도 8의 스텝 S138의 처리와 마찬가지로, 에러 처리가 행하여진다.
그 후, 거리측정은 행하여지지 않고, APC 실행 처리는 종료한다.
도 4로 되돌아와, 스텝 S5에서, 거리측정 모듈(100)은, APC(2) 발광 체크 처리를 실행한다. 여기서, 도 14의 플로우 차트를 참조하여, APC(2) 발광 체크 처리의 상세에 관해 설명한다. 또한, 이 처리는, 도 5의 APC(2) 발광 체크 구간 내에 실행된다.
스텝 S221에서, LDD(113)는, APC 실행부(211)의 제어하에, 타겟 전류(ILD_T)에 의해 LD(121)를 발광시킨다. 예를 들면, 설정부(161)는, APC 실행부(211)의 제어하에, 스위칭 전류의 값이 ILD_T, 및, 바이어스 전류의 값이 ILD_th가 되도록, IDAC(162) 및 IDAC(163)에의 입력 신호의 값을 설정한다. 이에 의해, 값이 ILD_T인 스위칭 전류(타겟 전류(ILD_T))와 바이어스 전류(ILD_th)를 가산한 펄스형상의 구동 전류가 LD(121)에 공급되어, LD(121)가 발광한다.
스텝 S222에서, 도 10의 스텝 S132와 같은 처리에 의해, 테스트 광량(PD2_CHK)이 검출되고, 유지된다.
도 15는, 도 7과 마찬가지로, LD(121)의 구동 전류와 PD(122)의 검출 광량과의 관계를 도시하고 있다. 테스트 광량(PD2_CHK)은, 타겟 전류(ILD_T)와 바이어스 전류(ILD_th)를 가산한 구동 전류에 의해 LD(121)가 발광하고 있을 때의 PD(122)의 검출 광량이 된다.
스텝 S223에서, 설정부(161)는, 테스트 광량(PD2_CHK)과 오프셋 광량(PD_BG)의 차가 판정치 이내인지의 여부를 판정한다. 이 판정 처리에 의해, 디퓨저(123)의 이상(예를 들면, 디퓨저(123)의 설치 이상이나 파손 등)의 검출이 행하여진다.
예를 들면, 도 16의 A 및 B에 도시되는 바와 같이, 디퓨저(123)가 정상적으로 설치되어 있는 경우, LD(121)로부터의 레이저광의 리턴광이 PD(122)에 입사한다. 따라서, 테스트 광량(PD2_CHK)은, 리턴광과 배경광을 가산한 광량과 거의 같아진다. 그 결과, 테스트 광량(PD2_CHK)과 오프셋 광량(PD_BG)의 차가 커져서, 소정의 판정치를 초과한다.
이 경우, LD(121)로부터 출사된 레이저광은, 디퓨저(123)에 의해 확산광이 되고, 강도가 약해지고 나서 대상물(301)에 조사된다. 따라서, 광학 모듈(112)로부터 출사되는 레이저광은, 소정의 안전 규격을 충족시킬 수 있다.
한편, 도 17의 A 및 B에 도시되는 바와 같이, 디퓨저(123)가 벗겨져 있는 경우, LD(121)로부터의 레이저광의 리턴광이 PD(122)에 입사하지 않는다. 따라서, 테스트 광량(PD2_CHK)은, 배경광의 광량과 거의 동등하게 된다. 그 결과, 테스트 광량(PD2_CHK)과 오프셋 광량(PD_BG)이 거의 동등하게 되고, 소정의 판정치 이내가 된다.
이 경우, LD(121)로부터 출사된 레이저광은, 강도가 약해지는 일 없이 직접 대상물(301)에 조사된다. 따라서, 광학 모듈(112)로부터 출사된 레이저광이, 소정의 안전 규격을 충족시키지 않을 우려가 있다.
그리고, 테스트 광량(PD2_CHK)과 오프셋 광량(PD_BG)의 차가 소정의 판정치를 초과하고 있다고 판정된 경우, 즉, 디퓨저(123)의 이상이 발생하지 않은 경우, 처리는 스텝 S224로 진행한다.
스텝 S224에서, 설정부(161)는, 테스트 광량(PD2_CHK)과 타겟 광량(PD_T)의 차가 판정치 이내인지의 여부를 판정한다. 이 판정 처리에 의해, APC(2)에 의해 설정된 타겟 전류(ILD_T)의 정밀도의 확인이 행하여진다. 예를 들면, 양자의 차가 소정의 판정치 이내라고 판정된 경우, 즉, 타겟 전류(ILD_T)의 정밀도가 높은 경우, 처리는 스텝 S225로 진행한다.
스텝 S225에서, 설정부(161)는, 타겟 전류를 결정한다. 즉, 설정부(161)는, APC(2)에 의해 설정된 타겟 전류(ILD_T)를 거리측정시의 LD(121)의 스위칭 전류로 결정한다.
그 후, APC(2) 발광 체크 처리는 종료한다.
한편, 스텝 S224에서, 테스트 광량(PD2_CHK)과 타겟 광량(PD_T)의 차가 소정의 판정치를 초과하고 있다고 판정된 경우, 즉, 타겟 전류(ILD_T)의 정밀도가 낮은 경우, 처리는 스텝 S226로 진행한다.
또한, 스텝 S223에서, 테스트 광량(PD2_CHK)과 오프셋 광량(PD_BG)의 차가 소정의 판정치 이내이라고 판정된 경우, 즉, 디퓨저(123)에 이상이 발생하고 있다고 상정된 경우, 처리는 스텝 S226로 진행한다.
스텝 S226에서, 도 8의 스텝 S138의 처리와 마찬가지로, 에러 처리가 행하여진다. 이에 의해, 예를 들면, 디퓨저(123)가 벗겨져 있는 경우에, 안전 규격을 충족시키지 않는 레이저광이, 사람의 눈 등에 조사되는 것이 방지된다.
그 후, 거리측정은 행하여지지 않고, APC 실행 처리는 종료한다.
도 4로 되돌아와, 스텝 S6에서, 거리측정 모듈(100)은, 거리측정을 시작한다.
그 후, APC 실행 처리는 종료한다.
이상과 같이 하여, 거리측정 전에 LD(121)의 구동 전류(바이어스 전류 및 타겟 전류)를 적절하게 설정할 수 있다.
예를 들면, 도 18에 도시되는 바와 같이, 배경광의 영향을 고려하지 않는 경우, PD(122)의 검출 광량이 0이 될 때의 전류인 바이어스 전류(ILD_th')가 산출된다. 그 결과, 바이어스 전류(ILD_th')와 LD(121)의 임계치 전류(Ith)의 사이에 오차(E1)가 생긴다.
또한, 예를 들면, 도 18에 도시되는 바와 같이, LD(121)의 비선형 구간을 고려하지 않는 경우, LD(121)의 타겟 강도에 대해 타겟 전류(ILD_T')(상술한 가상 타겟 전류(ILD_T')라고 같은 전류)가 산출된다. 그 결과, 비선형 구간을 고려한 경우에 산출된 타겟 전류와의 오차(E2)가 생긴다.
그리고, 이 바이어스 전류 및 타겟 전류의 오차에 의해, 예를 들면, 도 19에 도시되는 바와 같이, LD(121)의 발광 지연이 발생할 우려가 있다. 즉, 구동 전류에 대해 LD(121)가 발광하는 타이밍이 지연되고, 레이저광의 펄스 폭이, 구동 전류의 펄스 폭보다 좁아진다. 그 결과, 거리측정 정밀도가 저하될 우려가 있다.
한편, 거리측정 모듈(100)에서는, 배경광의 영향 및 LD(121)의 비선형 구간이 고려되어, LD(121)의 바이어스 전류 및 타겟 전류의 설정 정밀도가 향상한다. 그 결과, LD(121)가 적절하게 구동되어, LD(121)의 발광 지연이 억제되기 때문에, 거리측정 정밀도가 향상한다.
또한, LD(121)의 임계치 전류(Ith)는, 온도나 경년 열화에 의해 변화한다. 한편, 거리측정 모듈(100)에서는, 거리측정 전에 APC가 행하여지기 때문에, 임계치 전류(Ith)의 변화에 응하여, 바이어스 전류 및 타겟 전류가 적절하게 설정된다. 그 결과, LD(121)가 적절하게 구동되어, LD(121)의 발광 지연이 억제되기 때문에, 거리측정 정밀도가 향상한다.
또한, 거리측정 모듈(100)에서는, 물리적인 검출기구를 이용하지 않고서, 디퓨저(123)의 이상을 검출할 수 있다. 그 결과, 거리측정 모듈(100)의 안전성을 용이하게 높일 수 있다.
<스위칭 전류 생성 회로의 제1의 실시의 형태>
다음에, LDD(113)의 출력 제어부(164)에서 스위칭 전류의 생성 및 출력을 행하는 스위칭 전류 생성 회로의 제1의 실시의 형태에 관해 설명한다.
도 20은, 스위칭 전류 생성 회로의 제1의 실시의 형태인 스위칭 전류 생성 회로(401)의 구성례를 도시하는 회로도이다.
스위칭 전류 생성 회로(401)는, 커런트 미러 회로를 구비하고 있다. 구체적으로는, 스위칭 전류 생성 회로(401)는, 전원(411), 전류원(412), N형의 MOSFET로 이루어지는 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c), 스위치(414a) 내지 스위치(414c), 콘덴서(415), N형의 MOSFET로 이루어지는 트랜지스터(416), 스위치(417), 및, 출력 단자(418)를 구비하고 있다.
전류원(412)은, 예를 들면, 도 2의 IDAC(162)에 의해 구성되고, 전원(411)과, 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)의 드레인 사이에 접속되어 있다.
트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)의 게이트 및 트랜지스터(416)의 게이트는, 서로 접속됨과 함께, 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)의 드레인에 접속되어 있다.
트랜지스터(413a)의 소스는, 스위치(414a)를 통하여 접지되어 있다. 스위치(414a)는, 항상 온 하고 있는 더미의 스위치이다.
트랜지스터(413b)의 소스는, 스위치(414b)를 통하여 접지되어 있다. 스위치(414b)는, 도 3의 APC 실행부(211) 또는 거리측정 제어부(212)로부터 공급되는 온 신호 또는 오프 신호에 의해, 온 또는 오프 한다. 그리고, 스위치(414b)가 온 함에 의해, 트랜지스터(413b)가 온 하고, 스위치(414b)가 오프 함에 의해, 트랜지스터(413b)가 오프 한다.
트랜지스터(413c)의 소스는, 스위치(414c)를 통하여 접지되어 있다. 스위치(414c)는, APC 실행부(211) 또는 거리측정 제어부(212)로부터 공급되는 온 신호 또는 오프 신호에 의해, 온 또는 오프 한다. 그리고, 스위치(414c)가 온 함에 의해, 트랜지스터(413c)가 온 하고, 스위치(414c)가 오프 함에 의해, 트랜지스터(413c)가 오프 한다.
트랜지스터(416)의 드레인은, 출력 단자(418)에 접속되고, 트랜지스터(416)의 소스는, 스위치(417)를 통하여 접지되어 있다. 스위치(417)는, APC 실행부(211) 또는 거리측정 제어부(212)로부터 공급되는 온 신호 또는 오프 신호에 의해, 온 또는 오프 한다. 그리고, 스위치(417)가 온 함에 의해, 트랜지스터(416)가 온 하고, 스위치(417)가 오프 함에 의해, 트랜지스터(416)가 오프 한다.
콘덴서(415)의 일단은, 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)의 드레인에 접속되고, 콘덴서(415)의 타단은 접지되어 있다. 콘덴서(415)는, 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c) 및 트랜지스터(416)의 게이트 전압(이하, 커런트 미러 회로의 게이트 전압이라고도 칭한다)의 요동(搖れ)을 억제하기 위해 마련되어 있다.
스위칭 전류 생성 회로(401)에서는, 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)에 의해 커런트 미러 회로의 입력단이 구성되고, 트랜지스터(416)에 의해 커런트 미러 회로의 출력단이 구성되어 있다.
또한, 트랜지스터(413a), 트랜지스터(413b), 트랜지스터(413c), 및, 트랜지스터(416)의 사이즈(구체적으로는, 게이트 폭/게이트 길이)의 비는, Na:Nb:Nc:(Na+Nb+Nc)×M으로 설정되어 있다. 그리고, 입력단의 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)의 온 또는 오프의 상태에 의해, 커런트 미러 회로의 커런트 미러비(출력 전류와 입력 전류의 비, 되접음비(折り返し比)라고도 한다)가 변화한다.
구체적으로는, 입력단의 트랜지스터(413a)만이 온 하고, 입력단의 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c), 및, 출력단의 트랜지스터(416)가 오프 하고 있는 상태(이하, 초기 상태라고 칭한다)에서, 커런트 미러비는 (Na+Nb+Nc)×M/Na가 된다. 초기 상태에서는, 트랜지스터(416)가 오프 하고 있기 때문에, 전류는 출력되지 않는다.
입력단의 트랜지스터(413a) 및 트랜지스터(413b), 및, 출력단의 트랜지스터(416)가 온 하고, 입력단의 트랜지스터(413c)가 오프 하고 있는 상태(이하, 중간 상태라고 칭한다)에서, 커런트 미러비는, (Na+Nb+Nc)×M/(Na+Nb)가 된다. 따라서 중간 상태에서, 전류원(402)부터 공급되는 입력 전류에 대해, (Na+Nb+Nc)×M/(Na+Nb)배의 출력 전류(스위칭 전류)가 출력 단자(408)로부터 출력된다.
입력단의 트랜지스터(413a), 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c), 및, 출력단의 트랜지스터(416)가 전부 온 하고 있는 상태(이하, 정상 상태라고 칭한다)에서, 커런트 미러비는, (Na+Nb+Nc)×M/(Na+Nb+Nc)=M이 된다. 따라서 정상 상태에서, 전류원(402)부터 공급되는 입력 전류에 대해, M배의 출력 전류(스위칭 전류)가 출력 단자(408)로부터 출력된다.
따라서 커런트 미러비는, 초기 상태>중간 상태>정상 상태가 된다.
그리고, 후술하는 바와 같이, 스위칭 전류 생성 회로(401)는, 트랜지스터(413b), 트랜지스터(413c), 및, 트랜지스터(416)를 온 또는 오프 하는 타이밍을 제어함에 의해, LD(121)의 구동 전류의 스루 레이트를 향상시킬 수 있다.
여기서, 도 21 내지 도 23을 참조하여, LD(121)의 구동 전류의 스루 레이트가 저하된 원인에 관해 설명한다.
도 21의 오른쪽의 도면은, 왼쪽의 LD(121)의 등가 회로를 도시하고 있다.
LD(121)의 등가 회로는, 활성 저항(431), 기생 용량(432), LD(121)의 동작 전압(Vop)의 최저 전압을 공급하는 전원(433), 및, 기생 인덕턴스(434)에 의해 표시된다. 그리고, 전원(171)과 전원(433)의 +단자와의 사이에, 활성 저항(431) 및 기생 용량(432)이 병렬로 접속되어 있고, 전원(433)의 -단자에 기생 인덕턴스(434)가 접속되어 있다.
예를 들면, 프린터나 광디스크 등에서는, 필요한 레이저광의 강도가 작기 때문에, 구동 전류가 작은 범위에서 LD(121)가 사용된다. 그리고, 구동 전류가 작은 범위에서는, 구동 전류의 상승시의 스루 레이트는, 주로 활성 저항(431)과 기생 용량(432)의 시정수에 의해 정해진다.
한편, 상술한 바와 같이, 거리측정 모듈(100)에서는, 구동 전류가 매우 큰 범위에서 LD(121)가 사용된다. 그리고, 구동 전류가 커짐에 따라, 구동 전류의 상승시의 스루 레이트에 대해, 활성 저항(431)과 기생 용량(432)보다, 기생 인덕턴스(434)의 영향이 커진다.
예를 들면, 도 22는, LD(121)의 이상적인 구동 전류(이하, 이상(理想) 구동 전류라고 칭한다)와 실제의 구동 전류(이하, 실(實) 구동 전류라고 칭한다)의 파형의 예를 도시하고 있다. 도 22의 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 전류치를 나타내고 있다. 또한, 1점쇄선의 파형은 이상 구동 전류를 나타내고, 실선의 파형은 실 구동 전류를 도시하고 있다.
이 그래프에 도시되는 바와 같이, 실 구동 전류는 이상 구동 전류와 비교하여, 기생 인덕턴스(기생 L434)의 영향에 의해, 상승시의 스루 레이트가 저하된다.
이에 대해, 구동 전류의 상승시에, 어떠한 수단에 의해 보조적인 어시스트 전류를 공급함에 의해, 스루 레이트를 개선하는 것이 생각된다. 단, 이 경우, 도 23의 점선으로 도시되는 바와 같이, 기생 인덕턴스(434)에 의해 구동 전류의 스루 레이트에 한계가 생기고, 그 이상은 구동 전류의 응답 속도를 빠르게 하는 것은 곤란하다.
또한, 거리측정 모듈(100)에서는, 구동 전류가 커지기 때문에, 큰 어시스트 전류가 필요해진다. 그때문에, 종래의 용량에 의한 미분 전류를 어시스트 전류로서 이용함으로써, 전류량이 부족하기 때문에, 스루 레이트의 개선은 곤란하다.
따라서 어시스트 전류를 공급하기 위한 가산계의 회로가 별도 필요해지고, 트랜지스터(416)의 사이즈가 커져 버린다. 트랜지스터(416)의 사이즈가 커지면, 트랜지스터(416)의 드레인-게이트 사이 및 게이트-소스 사이의 기생 용량이 커진다.
이 기생 용량에 의해, 트랜지스터(416)의 온 시(時)에 트랜지스터(416)의 게이트 전압이 한순간 하강하고, 그 후 서서히 상승한다. 그리고, 트랜지스터(416)의 게이트 전압이 하강함에 의해, 트랜지스터(416)의 드레인 전류(커런트 미러 회로의 출력 전류)가 저하된다. 이에 의해, 커런트 미러 회로의 출력 전류에 색(サグ, sag?)과 같은 왜곡이 발생한다.
이 트랜지스터(416)에 기생 용량에 의한 게이트 전압의 저하를 경감하기 위해, 트랜지스터(416)의 게이트에 큰 용량을 마련하는 것이 생각된다. 그러나, 트랜지스터(416)의 기생 용량에 의해 게이트의 용량으로부터 인발(引拔)된 전하를 보충하는 경로가 없기 때문에, 출력 전류의 왜곡을 다소 작게 할 수는 있어도, 그 효과는 한정적이다. 또한, 필요한 용량이 매우 커지기 때문에, 트랜지스터(416)를 구성하는 반도체 내부에의 실장이 곤란하다.
<스위칭 전류 생성 회로의 동작>
다음에, 도 24 내지 도 26의 타이밍 차트를 참조하여, 스위칭 전류 생성 회로(401)의 동작에 관해 설명한다.
또한, 도 24 내지 도 26의 횡축은, 시간을 나타내고, 종축은, 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c) 및 트랜지스터(416)의 게이트 전압(커런트 미러 회로의 게이트 전압)를 나타내고 있다.
우선, 도 24를 참조하면, 스위치(414b), 스위치(414c), 및, 스위치(417)를 동시에 온 또는 오프 함에 의해, 스위칭 전류 생성 회로(401)의 출력 전류(스위칭 전류)를 온 또는 오프 하는 경우에 관해 설명한다.
도 24의 A는, 출력단의 스위치(417)가 온 또는 오프 하고, 트랜지스터(416)가 온 또는 오프 함에 의한 게이트 전압의 변화를 도시하고 있다. 도 24의 B는, 입력단의 스위치(414b) 및 스위치(414c)가 온 또는 오프 하고, 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 온 또는 오프 함에 의한 게이트 전압의 변화를 도시하고 있다. 도 24의 C는, 도 24의 A와 B를 합친 실제의 게이트 전압을 도시하고 있다.
시각(t1) 이전에서, 스위치(414a)가 온 하고, 스위치(414b), 스위치(414c), 및, 스위치(417)가 오프 함에 의해, 트랜지스터(413a)가 온 하고, 트랜지스터(413b), 트랜지스터(413c), 및, 트랜지스터(416)가 오프 하고 있다. 즉, 커런트 미러 회로가 초기 상태로 설정되고, 커런트 미러비가 (Na+Nb+Nc)×M/Na로 설정되어 있다. 단, 트랜지스터(416)가 오프 하고 있기 때문에, 스위칭 전류 생성 회로(401)로부터 전류는 출력되지 않는다.
또한, 입력단의 트랜지스터(413a)만이 온 하고 있기 때문에, 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)가 전부 온 하고 있는 정상 상태와 비교하여, 게이트 전압이 높아진다.
시각(t1)에서, 스위치(414b), 스위치(414c), 및, 스위치(417)가 온 함에 의해, 트랜지스터(413b), 트랜지스터(413c), 및, 트랜지스터(416)가 온 한다. 이에 의해, 커런트 미러 회로가 초기 상태로부터 정상 상태로 천이하고, 커런트 미러비가 (Na+Nb+Nc)×M/Na로부터 M으로 저하된다(커런트 미러비가 내려가진다). 또한, 스위칭 전류 생성 회로(401)로부터 입력 전류의 M배의 출력 전류의 출력이 시작된다.
이때, 출력단의 트랜지스터(416)가 온 함에 의해, 트랜지스터(416)의 드레인-게이트 사이 및 게이트-소스 사이의 기생 용량에 의한 게이트 전압의 요동이 발생한다. 즉, 도 24의 A에 도시되는 바와 같이, 시각(t1)에서, 게이트 전압이 한순간 하강하고, 그 후 서서히 원래의 전압으로 되돌아와, 안정된다.
또한, 입력단의 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 온 함에 의해, 도 24의 B에 도시되는 바와 같이, 게이트 전압이 서서히 내려가고, 소정의 전압으로 안정된다.
시각(t2)에서, 스위치(414b), 스위치(414c), 및, 스위치(417)가 오프 함에 의해, 트랜지스터(413b), 트랜지스터(413c), 및, 트랜지스터(416)가 오프 한다. 이에 의해, 커런트 미러 회로가 정상 상태로부터 초기 상태로 천이하고, 커런트 미러비가 M부터 (Na+Nb+Nc)×M/Na로 상승한다(커런트 미러비가 올려진다). 또한, 스위칭 전류 생성 회로(401)로부터의 전류의 출력이 정지된다. 따라서, 시각(t1)부터 시각(t2)까지의 구간이, 출력 전류의 출력 구간이 된다.
이때, 트랜지스터(416)가 오프 함에 의해, 트랜지스터(416)의 기생 용량에 의한 게이트 전압의 요동이 발생한다. 즉, 도 24의 A에 도시되는 바와 같이, 시각(t2)에서, 게이트 전압이 한순간 상승하고, 그 후 서서히 원래의 전압으로 되돌아와, 안정된다.
또한, 입력단의 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 오프 함에 의해, 도 24의 B에 도시되는 바와 같이, 게이트 전압이 서서히 상승하고, 초기 상태의 전압으로 안정된다.
여기서, 트랜지스터(413a)의 사이즈를 적절하게 설정함에 의해, 도 24의 A에 도시되는 출력단의 스위칭에 의한 게이트 전압의 요동과, 도 24의 B에 도시되는 입력단의 스위칭에 의한 게이트 전압의 저하 및 상승을 상쇄할 수 있다. 즉, 큰 용량을 추가하지 않아도, 입력단의 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)의 스위칭 전과 후의 게이트 전압의 차에 의해, 출력단의 트랜지스터(416)의 기생 용량에 전하가 공급되어, 기생 용량이 차지된다. 이에 의해, 트랜지스터(416)의 스위칭시의 게이트 전압의 요동이 상쇄된다.
그 결과, 도 24의 C에 도시되는 바와 같이, 게이트 전압이 거의 플랫한 특성이 된다. 즉, 시각(t1) 이전의 초기 상태에서, 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 오프 하고 있기 때문에, 게이트 전압은, 정상 상태의 전압(V2)보다 높은 전압(V1)이 된다. 시각(t1)에서, 트랜지스터(413b), 트랜지스터(413c), 및, 트랜지스터(416)가 온 하여, 초기 상태로부터 정상 상태로 천이하는 것에 수반하여, 게이트 전압이 순시(瞬時)에 전압(V2)까지 하강하고, 안정된다. 또한, 시각(t2)에서, 트랜지스터(413b), 트랜지스터(413c), 및, 트랜지스터(416)가 오프 하여, 정상 상태로부터 초기 상태로 천이하는 것에 수반하여, 게이트 전압이 순시에 전압(V2)까지 상승하고, 안정된다.
이와 같이, 게이트 전압이 거의 플랫한 펄스형상으로 변화함에 의해, 스위칭 전류 생성 회로(401)의 출력 전류도, 거의 플랫한 펄스형상으로 변화하게 되고, 출력 전류의 파형이 안정된다.
다음에, 도 25를 참조하여, 스위칭 전류 생성 회로(401)로부터 전류를 출력한 때에, 출력단의 트랜지스터(416)를 온 또는 오프 한 후, 지연 시간(ΔTnsec)만큼 지연시켜서 입력단의 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)를 온 또는 오프 하는 경우에 관해 설명한다. 또한, 지연 시간(ΔT)은 가변이고, 예를 들면, 3nsec 이내로 설정된다.
도 25의 A는, 도 24의 A와 마찬가지로, 출력단의 스위치(417)가 온 또는 오프 하고, 트랜지스터(416)가 온 또는 오프 함에 의한 게이트 전압의 변화를 도시하고 있다. 도 25의 B는, 도 24의 B와 마찬가지로, 입력단의 스위치(414b) 및 스위치(414c)가 온 또는 오프 하고, 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 온 또는 오프 함에 의한 게이트 전압의 변화를 도시하고 있다. 도 25의 C는, 도 25의 A와 B를 합친 실제의 게이트 전압을 도시하고 있다.
출력단의 스위치(417) 및 트랜지스터(416)가 온 또는 오프 하는 타이밍은, 도 24의 예로 같기 때문에, 도 25의 A의 게이트 전압의 파형은, 도 24의 A의 게이트 전압의 파형과 마찬가지로 된다.
한편, 상술한 바와 같이, 입력단의 스위치(414b) 및 스위치(414c), 및, 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 온 또는 오프 하는 타이밍은, 출력단의 스위치(417) 및 트랜지스터(416)가 온 또는 오프 하는 타이밍부터 지연 시간(ΔT)만큼 지연된다. 따라서, 도 25의 B의 게이트 전압의 파형은, 도 24의 B의 게이트 전압의 파형으로부터 지연 시간(ΔT)만큼 지연된 파형이 된다.
따라서 도 25의 C에 도시되는 바와 같이, 시각(t1) 이전에서는, 도 24의 C의 예와 마찬가지로, 게이트 전압은, 전압(V2)보다 높은 전압(V1)이 된다.
시각(t1)에서, 트랜지스터(416)가 온 하는 것에 수반하여, 게이트 전압은, 한순간 하강한 후, 상승한다. 이에 의해, 시각(t1)부터, 지연 시간(ΔT) 경과 후의 시각(t11)에서 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 온 할 때까지의 사이에, 게이트 전압이 정상 상태의 전압(V2)보다 높아지는 솟아오르는 부분이 생긴다.
이때, 트랜지스터(413a)만이 온 하고, 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 오프 하고 있기 때문에, 커런트 미러비는 (Na+Nb+Nc)×M/Na가 되어, 입력 전류의 (Na+Nb+Nc)×M/Na배의 출력 전류가 출력된다. 이 출력 전류는, 정상 상태의 출력 전류(입력 전류의 M배)보다 크기 때문에, LD(121)의 구동 전류의 상승시의 어시스트 전류로 할 수 있다.
여기서, 입력단의 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)의 사이즈비(Na:Nb:Nc)를 조정함에 의해, 어시스트 전류의 크기가 조정된다. 또한, 지연 시간(ΔT)을 조정함에 의해, 어시스트 전류를 공급하는 시간이 조정되다. 따라서, 사이즈비(Na:Nb:Nc) 및 지연 시간(ΔT)를 적절하게 설정함에 의해, 기생 인덕턴스(434)의 영향을 억제하여, LD(121)의 구동 전류의 스루 레이트를 개선할 수 있다.
시각(t11)에서, 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 온 하는 것에 수반하여, 게이트 전압은, 서서히 하강하고, 전압(V2)으로 안정된다. 또한, 커런트 미러비가, (Na+Nb+Nc)×M/Na로부터 M으로 저하된다(커런트 미러비가 내려진다). 이에 의해, 스위칭 전류 생성 회로(401)의 출력 전류가, 소정의 전류(타겟 전류)가 되고 안정된다.
시각(t2)에서, 트랜지스터(416)가 오프 하는 것에 수반하여, 게이트 전압은, 한순간 상승한 후, 하강한다. 또한, 스위칭 전류 생성 회로(401)로부터의 전류의 출력이 정지된다.
시각(t2)부터 지연 시간(ΔT) 경과 후의 시각(t12)에서, 트랜지스터(413b) 및 트랜지스터(413c)가 오프 하는 것에 수반하여, 게이트 전압은, 서서히 상승하고, 전압(V1)으로 안정된다. 또한, 커런트 미러비가, M부터 (Na+Nb+Nc)×M/Na로 상승한다(커런트 미러비가 올려진다).
이 시각(t2) 이후의 게이트 전압의 요동은, 트랜지스터(416)가 오프 하고 있기 때문에 기본적으로 출력 전류에는 영향을 주지 않는다. 단, 예를 들면, 다음에 트랜지스터(416)가 온 할 때까지의 간격이 짧고, 이 게이트 전압의 요동이 출력 전류에 영향을 주는 같이면, 예를 들면 간단한 로직 회로를 추가함에 의해, 게이트 전압의 요동을 마스크하는 것이 가능하다.
다음에, 도 26을 참조하여, 스위칭 전류 생성 회로(401)로부터 전류를 출력할 때에, 입력단의 트랜지스터(413b) 및 출력단의 트랜지스터(416)를 온 또는 오프 한 후, 지연 시간(ΔT)만큼 지연시켜서 입력단의 트랜지스터(413c)를 온 또는 오프 하는 경우에 관해 설명한다.
도 26은, 도 24의 C 및 도 25의 C와 마찬가지로, 게이트 전압의 파형을 도시하고 있다.
시각(t1) 이전에서, 도 24 및 도 25의 예와 마찬가지로, 트랜지스터(413a)만이 온 하고 있다.
시각(t1)에서, 스위치(414b) 및 스위치(417)가 온 함에 의해, 입력단의 트랜지스터(413b) 및 출력단의 트랜지스터(416)가 온 한다. 이에 의해, 커런트 미러 회로가 초기 상태로부터 중간 상태에 천이하고, 커런트 미러비가 (Na+Nb+Nc)×M/Na로부터 (Na+Nb+Nc)×M/(Na+Nb)로 저하된다(커런트 미러비가 내려가진다). 또한, 스위칭 전류 생성 회로(401)로부터 입력 전류의 (Na+Nb+Nc)×M/(Na+Nb)배(>M배)의 출력 전류의 출력이 시작된다.
여기서, 입력단의 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)의 사이즈비(Na:Nb:Nc)를 적절하게 설정함에 의해, 도 26에 도시되는 바와 같이, 시각(t1) 이전의 초기 상태의 게이트 전압을, 도 24의 C 및 도 25의 C의 전압(V1)보다 높은 적절한 전압(V11)으로 설정할 수 있다. 이에 의해, 도 24의 C의 시각(t1)의 경우와 마찬가지로, 트랜지스터(416)가 온 한 때의 트랜지스터(416)의 기생 용량에 의한 게이트 전압의 요동을 억제하고, 게이트 전압을 순시에 전압(V12)까지 플랫하게 내려서, 안정시킬 수 있다.
또한, 시각(t1)부터 시각(t11)까지의 사이, 출력 전류는, 정상 상태의 출력 전류(입력 전류의 M배)보다 커져서, LD(121)의 구동 전류의 상승시의 어시스트 전류로 할 수 있다.
여기서, 입력단의 트랜지스터(413a) 내지 트랜지스터(413c)의 사이즈비(Na:Nb:Nc)를 조정함에 의해, 어시스트 전류의 크기가 조정된다. 또한, 지연 시간(ΔT)을 조정함에 의해, 어시스트 전류를 공급하는 시간이 조정되다. 따라서, 사이즈비(Na:Nb:Nc) 및 지연 시간(ΔT)을 적절하게 설정함에 의해, 기생 인덕턴스(434)의 영향을 억제하고, LD(121)의 구동 전류의 스루 레이트를 개선할 수 있다.
시각(t11)에서, 스위치(414c)가 온 함에 의해, 입력단의 트랜지스터(413c)가 온 한다. 이에 의해, 커런트 미러 회로가 중간 상태로부터 정상 상태로 천이하고, 커런트 미러비가, (Na+Nb+Nc)×M/(Na+Nb)로부터 M으로 변화한다(커런트 미러비가 내려가진다). 또한, 게이트 전압이, 전압(V12)로부터 전압(V2)에 하강하여, 안정된다. 또한, 스위칭 전류 생성 회로(401)의 출력 전류가, 소정의 전류(타겟 전류)가 되어 안정된다.
시각(t2)에서, 스위치(414b) 및 스위치(417)가 오프 함에 의해, 입력단의 트랜지스터(413b) 및 출력단의 트랜지스터(416)가 오프 한다. 이에 의해, 커런트 미러비가, M부터 (Na+Nb+Nc)×M/(Na+Nb)로 변화한다(커런트 미러비가 올려진다). 이에 의해, 게이트 전압이, 전압(V2)부터 전압(V12)으로 상승하고, 안정된다. 또한, 스위칭 전류 생성 회로(401)로부터의 전류의 출력이 정지된다.
시각(t12)에서, 스위치(414c)가 오프 함에 의해, 입력단의 트랜지스터(413c)가 오프 한다. 이에 의해, 커런트 미러비가, (Na+Nb+Nc)×M/(Na+Nb)로부터 (Na+Nb+Nc)×M/Na로 상승한다(커런트 미러비가 올려진다). 또한, 게이트 전압이, 순시에 전압(V12)부터 전압(V11)으로 플랫하게 상승하여, 안정된다.
이상과 같이 하여, 전용의 회로나 큰 용량을 마련하는 일 없이, 회로 규모를 증대시키지 않고, LD(121)의 구동 전류의 스루 레이트를 개선하거나, 구동 전류의 파형을 플랫에 안정시킬 수 있다. 이에 의해, LD(121)를 적절하게 구동할 수 있다. 또한, 어시스트 전류용으로 전용의 회로나 전류원을 이용하지 않기 때문에, 소비 전력의 증대를 억제할 수 있다.
또한, 스위칭 전류 생성 회로(401)는, 종류를 불문하고 각종의 LD에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 스위칭 전류 생성 회로(401)는, 구동 전류의 제어가 아날로그 및 디지털의 어느 경우에도 적용하는 것이 가능하다.
<스위칭 전류 생성 회로의 제2의 실시의 형태>
도 27은, 스위칭 전류 생성 회로의 제2의 실시의 형태인 스위칭 전류 생성 회로(451)의 구성례를 도시하는 회로도이다.
상술한 스위칭 전류 생성 회로(401)는, 특히 LD(121)가 접속되는 전원(171)(도 2)의 전압이 충분히 높은 경우에는 유효하다.
한편, 전원(171)의 전압이 낮은 경우, 스위칭 전류 생성 회로(401)가 충분히 작용하지 않는 때가 있다. 즉, 스위칭 전류 생성 회로(401)에서는, LD(121)에 구동 전류를 흘리기 시작한 때에, 기생 인덕턴스(434)에 의해 발생하는 역기전압(逆起電壓)에 의해 트랜지스터(416)의 드레인 전압이 하강한다. 그리고, 전원(171)의 전압이 낮은 경우, 트랜지스터(416)의 드레인 전압이 부족하고, 드레인 전류(출력 전류)가 충분히 출력되지 않게 될 우려가 있다.
도 27의 스위칭 전류 생성 회로(451)는, 이 현상에 대한 대책을 시행한 것이다. 스위칭 전류 생성 회로(451)는, 도 20의 스위칭 전류 생성 회로(401)와 비교하여, 가변 저항(461), 스위치(462), 및, AND 회로(463)가 추가되어 있는 점이 다르다.
가변 저항(461)은, 저항치가 매우 작고, 션트 회로를 구성한다. 또한, 가변 저항(461)은, 스위치(417)를 통하여, 커런트 미러 회로의 출력단에 접속되어 있다. 보다 구체적으로는, 가변 저항(461)은, 스위치(417)를 통하여, 트랜지스터(416)의 드레인(출력 단자(418))과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 그리고, 가변 저항(461)은, 스위치(417)에 의해, 커런트 미러 회로의 출력단에 접속되거나, 커런트 미러 회로의 출력단부터 분리되거나 한다.
AND 회로(463)는, 스위치(414b)에 온 신호가 입력되고, 스위치(414c)에 오프 신호가 입력되어 있는 경우, 스위치(462)에 온 신호를 입력하고, 그 이외의 경우, 스위치(462)에 오프 신호를 입력한다. 따라서, 스위치(462)는, 스위치(414b)가 온 함에 의해 트랜지스터(413b)가 온 하고, 스위치(414c)가 오프 함에 의해 트랜지스터(413c)가 오프 하고 있는 경우에 온 하고, 그 이외의 경우에 오프 한다. 이에 의해, 도 26의 시각(t1)부터 시각(t11)까지의 기간에서, 커런트 미러 회로의 출력단에 가변 저항(461)이 접속된 상태가 된다.
따라서 LD(121)에 구동 전류가 흐르기 시작하는 순간에 있어서, 가변 저항(461)을 통하여 인가되는 전압에 의해 LD(121)가 구동된다. 이에 의해, 전원(171)의 전압이 낮아도, 트랜지스터(416)의 드레인 전압에 좌우도는 일 없이, LD(121)의 구동 전류의 스루 레이트를 앞당길 수 있다.
그 후, 기생 인덕턴스(434)에 전류가 흐르기 시작하고, 트랜지스터(416)의 드레인 전압이 안정된 후, 시각(t11)에서, 스위치(414c)에 온 신호가 입력되고, 트랜지스터(413c)가 온 한 때에, 스위치(462)는, 오프 신호가 입력되고, 오프 한다. 이에 의해, 가변 저항(461)이, 커런트 미러 회로의 출력단으로부터 분리된다. 이와 같이 가변 저항(461)이 분리되어도, 트랜지스터(416)의 드레인 전압이 안정되어 있기 때문에, LD(121)에 구동 전류를 안정하게 공급할 수 있다.
또한, 션트 회로에 의해 LD(121)의 구동 전류의 스루 레이트를 개선하는 정도는, LD(121)의 동작이 안정된 후의 정상적인 구동 전류(정상 상태의 구동 전류)의 크기에 의해 변화한다. 즉, 정상적인 구동 전류가 커질수록, 션트 회로에 의한 개선량이 커지고, 정상적인 구동 전류가 작아질수록, 션트 회로에 의한 개선량이 작아진다. 따라서, 정상적인 구동 전류가 커질수록, 가변 저항(461)의 저항치를 작게 하고, 정상적인 구동 전류가 작아질수록, 가변 저항(461)의 저항치를 크게 하는 것이 바람직하다.
한편, LD(121)의 정상적인 구동 전류는, 스위칭 전류 생성 회로(451)로부터의 출력 전류(스위칭 전류)에 의해 변동하고, 출력 전류는, 전류원(412)에 의해 스위칭 전류 생성 회로(451)에 입력되는 입력 전류에 의해 변동한다. 따라서, 입력 전류가 커질수록, 가변 저항(461)의 저항치를 작게 하고, 입력 전류가 작아질수록, 가변 저항(461)의 저항치를 크게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, LD(121)의 정상적인 구동 전류의 크기에 관계없이, 션트 회로의 효과를 거의 일양하게 유지하고, 구동 전류의 스루 레이트를 거의 일양하게 유지하는 것이 가능해진다.
<스위칭 전류 생성 회로의 제3의 실시의 형태>
도 28은, 스위칭 전류 생성 회로의 제3의 실시의 형태인 스위칭 전류 생성 회로(501)의 구성례를 도시하는 회로도이다.
스위칭 전류 생성 회로(501)는, 도 27의 스위칭 전류 생성 회로(451)와 비교하여, 가변 저항(461)이 삭제되고, 저항(511), 및, N형의 MOSFET로 이루어지는 트랜지스터(512)가 추가되어 있는 점이 다르다.
저항(511)은, 전류원(412)와 트랜지스터(413a)의 드레인의 사이에 접속되어 있다.
트랜지스터(512)의 드레인은 출력 단자(418)에 접속되고, 게이트는, 전류원(412)와 저항(511) 사이에 접속되고, 소스는, 스위치(462)를 통하여 접지되어 있다.
이 스위칭 전류 생성 회로(501)에서는, 도 27의 스위칭 전류 생성 회로(451)의 가변 저항(461)에 상당하는 가변 저항이, 트랜지스터(512)의 온 저항에 의해 실현되어 있다.
구체적으로는, 트랜지스터(512)의 게이트 전압은, 전류원(412)의 전류(입력 전류)와 저항(511)에 의해 규정된다. 즉, 트랜지스터(512)의 게이트 전압은, 입력 전류에 의해 저항(511)의 양단에 생기는 전압에 의해 선형으로 변화하고, 입력 전류가 커질수록 상승하고, 입력 전류가 작아질수록 하강한다.
따라서 입력 전류가 커지면, 트랜지스터(512)의 게이트 전압이 커지고, 온 저항이 작아진다. 한편, 입력 전류가 작아지면, 트랜지스터(512)의 게이트 전압이 작아지고, 온 저항이 커진다.
이와 같이, 션트 회로의 저항치(트랜지스터(512)의 온 저항)를, 입력 전류에 연동하여 선형으로 변화시킬 수 있다. 그 결과, LD(121)의 정상적인 구동 전류의 크기에 관계없이, 션트 회로의 효과를 거의 일양하게 유지하고, 구동 전류의 스루 레이트를 거의 일양하게 유지하는 것이 가능해진다.
<스위칭 전류 생성 회로의 제4의 실시의 형태>
도 29는, 스위칭 전류 생성 회로의 제4의 실시의 형태인 스위칭 전류 생성 회로(551)의 구성례를 도시하는 회로도이다.
스위칭 전류 생성 회로(551)는, 도 28의 스위칭 전류 생성 회로(501)와 비교하여, 스위치(561)가 추가되어 있는 점이 다르다.
스위치(561)는, 전류원(412)과 저항(511)의 사이와, 트랜지스터(512)의 게이트와의 사이에 접속되어 있다. 스위치(561)는, APC 실행부(211) 또는 거리측정 제어부(212)로부터 온 신호가 입력됨에 의해 온 하여, 트랜지스터(512)의 게이트를 전류원(412)과 저항(511)의 사이에 접속한다. 그 결과, 트랜지스터(512)가 온 하여, 션트 회로가 유효하게 된다. 한편, 스위치(561)는, APC 실행부(211) 또는 거리측정 제어부(212)로부터 오프 신호가 입력됨에 의해 오프 하여, 트랜지스터(512)의 게이트를 그라운드에 접속한다. 그 결과, 트랜지스터(512)가 오프 하여, 션트 회로가 무효가 된다.
이에 의해, 예를 들면, LD(121)가 접속되는 전원(171)의 전압이 충분히 높고, 션트 회로가 특히 필요없는 경우, 스위치(561)를 오프 하여, 션트 회로를 무효로 할 수 있다.
≪2. 변형례≫
이하, 상술한 본 기술의 실시의 형태의 변형례에 관해 설명한다.
예를 들면, 바이어스 전류의 정밀도만을 향상시키고 싶은 경우, 도 4의 APC 실행 처리에서, 스텝 S3의 APC(2) 및 스텝 S5의 APC(2) 발광 체크 처리를 생략하고, 타겟 전류를 고정치로 하도록 하여도 좋다. 또한, APC(2) 발광 체크 처리를 생략하는 경우에, 디퓨저(123)의 이상(異常)의 검출 처리를 남기도록 하여도 좋다.
또한, 예를 들면, 타겟 전류의 정밀도만을 향상시키고 싶은 경우, 도 4의 APC 실행 처리에서, 스텝 S1의 배경광 측정 처리, 스텝 S2의 APC(1), 및, 스텝 S4의 APC(1) 발광 체크 처리를 생략하고, 바이어스 전류를 고정치로 하도록 하여도 좋다. 또한, 예를 들면, 배경광 측정 처리를 생략하지 않고, 오프셋 광량을 검출하도록 하여, 타겟 전류의 산출에, 검출한 오프셋 광량을 이용하도록 하여도 좋다.
또한, 예를 들면, 도 6의 스텝 S138, 도 10의 스텝 S168, 및, 도 12의 스텝 S195의 에러 처리에서, LD(121)로부터의 레이저광의 출사를 정지하지 않도록 하여도 좋다. 예를 들면, 에러 판정이 내려진 바이어스 전류 또는 타겟 전류를 이용하지 않고, 미리 설정한 바이어스 전류 또는 타겟 전류를 이용하여, 그 후의 처리를 계속하도록 하여도 좋다.
또한, 예를 들면, 도 14의 스텝 S226의 처리에서도 마찬가지로, 디퓨저(123)의 이상이 검출된 경우를 제외하고, LD(121)로부터의 레이저광의 출사를 정지하지 않도록 하여도 좋다. 예를 들면, 에러 판정이 내려진 타겟 전류를 이용하지 않고, 미리 설정한 타겟 전류를 이용하여, 그 후의 처리를 계속하도록 하여도 좋다.
또한, 도 20 및 도 27 내지 도 29의 각 커런트 미러 회로에서, LD(121)가 애노드 커먼으로 되어 있는 것을 전제로 하여, 각 트랜지스터에 N형의 MOSFET를 이용하는 예를 나타냈지만, 예를 들면, LD(121)가 캐소드 커먼으로 되어 있는 경우, 각 트랜지스터에 P형의 MOSFET를 이용하도록 하면 좋다. 또한, 예를 들면, 각 커런트 미러 회로에서, MOSFET 이외의 트랜지스터를 이용하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 설명에서는, PD(122)가, 디퓨저(123)에 의해 반사된 레이저광을 리턴광으로서 수광하는 예를 나타냈지만, 예를 들면, 다른 부재에 의해 반사된 리턴광을 수광하게 하여도 좋다. 또한, PD(122)가, 리턴광 이외의 방법에 의해, LD(121)로부터 출사된 레이저광의 일부를 수광하게 하여도 좋다.
또한, 거리측정 모듈(100)의 구성례는, 상술한 예로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 발광부(101), 거리 화상 센서(115), 및, LSI(116)를 각각 다른 모듈에 마련하거나, 3개 중의 하나를 다른 모듈에 마련하거나 하는 것이 가능하다.
또한, 본 기술은, 레이저광 이외의 광을 출사하는 발광 소자의 구동을 행하는 경우에도 적용할 수 있다.
≪3. 기타≫
<이동체에의 응용례>
본 개시에 관한 기술(본 기술)는, 다양한 제품에 응용할 수 있다. 예를 들면, 본 개시에 관한 기술은, 자동차, 전기 자동차, 하이브리드 전기 자동차, 자동 이륜차, 자전거, 퍼스널모빌리티, 비행기, 드론, 선박, 로봇 등의 어느 한 종류의 이동체에 탑재되는 장치로서 실현되어도 좋다.
도 30은, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 이동체 제어 시스템의 한 예인 차량 제어 시스템의 개략적인 구성례를 도시하는 블록도이다.
차량 제어 시스템(12000)은, 통신 네트워크(12001)를 통하여 접속된 복수의 전자 제어 유닛을 구비한다. 도 30에 도시한 예에서는, 차량 제어 시스템(12000)은, 구동계 제어 유닛(12010), 바디계 제어 유닛(12020), 차외 정보 검출 유닛(12030), 차내 정보 검출 유닛(12040), 및 통합 제어 유닛(12050)을 구비한다. 또한, 통합 제어 유닛(12050)의 기능 구성으로서, 마이크로 컴퓨터(12051), 음성 화상 출력부(12052), 및 차량탑재 네트워크 I/F(interface)(12053)가 도시되어 있다.
구동계 제어 유닛(12010)은, 각종 프로그램에 따라 차량의 구동계에 관련되는 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 구동계 제어 유닛(12010)은, 내연 기관 또는 구동용 모터 등의 차량의 구동력을 발생시키기 위한 구동력 발생 장치, 구동력을 차륜에 전달하기 위한 구동력 전달 기구, 차량의 타각을 조절하는 스티어링 기구, 및, 차량의 제동력을 발생시키는 제동 장치 등의 제어 장치로서 기능한다.
바디계 제어 유닛(12020)은, 각종 프로그램에 따라 차체에 장비된 각종 장치의 동작을 제어한다. 예를 들면, 바디계 제어 유닛(12020)은, 키레스 엔트리 시스템, 스마트 키 시스템, 파워 윈도우 장치, 또는, 헤드 램프, 백 램프, 브레이크 램프, 윙커 또는 포그램프 등의 각종 램프의 제어 장치로서 기능한다. 이 경우, 바디계 제어 유닛(12020)에는, 키를 대체하는 휴대기로부터 발신되는 전파 또는 각종 스위치의 신호가 입력될 수 있다. 바디계 제어 유닛(12020)은, 이들의 전파 또는 신호의 입력을 접수하고, 차량의 도어 로크 장치, 파워 윈도우 장치, 램프 등을 제어한다.
차외 정보 검출 유닛(12030)은, 차량 제어 시스템(12000)을 탑재한 차량의 외부의 정보를 검출한다. 예를 들면, 차외 정보 검출 유닛(12030)에는, 촬상부(12031)가 접속된다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 촬상부(12031)에 차외의 화상을 촬상시킴과 함께, 촬상된 화상을 수신한다. 차외 정보 검출 유닛(12030)은, 수신한 화상에 의거하여, 사람, 차, 장애물, 표지 또는 노면상의 문자 등의 물체 검출 처리 또는 거리 검출 처리를 행하여도 좋다.
촬상부(12031)는, 광을 수광하고, 그 광의 수광량에 응한 전기 신호를 출력하는 광센서이다. 촬상부(12031)는, 전기 신호를 화상으로서 출력할 수도 있고, 거리측정의 정보로서 출력할 수도 있다. 또한, 촬상부(12031)가 수광한 광은, 가시광이라도 좋고, 적외선 등의 비가시광이라도 좋다.
차내 정보 검출 유닛(12040)은, 차내의 정보를 검출한다. 차내 정보 검출 유닛(12040)에는, 예를 들면, 운전자의 상태를 검출하는 운전자 상태 검출부(12041)가 접속된다. 운전자 상태 검출부(12041)는, 예를 들면 운전자를 촬상하는 카메라를 포함하고, 차내 정보 검출 유닛(12040)은, 운전자 상태 검출부(12041)로부터 입력된 검출 정보에 의거하여, 운전자의 피로 정도 또는 집중 정도를 산출하여도 좋고, 운전자가 앉아서 졸고 있지 않는지를 판별하여도 좋다.
마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차내외의 정보에 의거하여, 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치의 제어 목표치를 연산하고, 구동계 제어 유닛(12010)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량의 충돌 회피 또는 충격 완화, 차간 거리에 의거한 추종 주행, 차속 유지 주행, 차량의 충돌 경고, 또는 차량의 레인 일탈 경고 등을 포함하는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)의 기능 실현을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030) 또는 차내 정보 검출 유닛(12040)에서 취득된 차량의 주위의 정보에 의거하여 구동력 발생 장치, 스티어링 기구 또는 제동 장치 등을 제어함에 의해, 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 취득된 차외의 정보에 의거하여, 바디계 제어 유닛(12020)에 대해 제어 지령을 출력할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차외 정보 검출 유닛(12030)에서 검지한 선행차 또는 대향차의 위치에 응하여 헤드 램프를 제어하여, 하이 빔을 로우 빔으로 전환하는 등의 방현(防眩)을 도모하는 것을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
음성 화상 출력부(12052)는, 차량의 탑승자 또는 차외에 대해, 시각적 또는 청각적으로 정보를 통지하는 것이 가능한 출력 장치에 음성 및 화상 중의 적어도 일방의 출력 신호를 송신한다. 도 30의 예에서는, 출력 장치로서, 오디오 스피커(12061), 표시부(12062) 및 인스트루먼트 패널(12063)이 예시되어 있다. 표시부(12062)는, 예를 들면, 온 보드 디스플레이 및 헤드 업 디스플레이의 적어도 하나를 포함하고 있어도 좋다.
도 31은, 촬상부(12031)의 설치 위치의 예를 도시하는 도면이다.
도 31에서는, 차량(12100)은, 촬상부(12031)로서, 촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)를 갖는다.
촬상부(12101, 12102, 12103, 12104, 12105)는, 예를 들면, 차량(12100)의 프런트 노우즈, 사이드 미러, 리어 범퍼, 백 도어 및 차실 내의 프론트글라스의 상부 등의 위치에 마련된다. 프런트 노우즈에 구비되는 촬상부(12101) 및 차실 내의 프론트글라스의 상부에 구비되는 촬상부(12105)는, 주로 차량(12100)의 전방의 화상을 취득한다. 사이드 미러에 구비되는 촬상부(12102, 12103)는, 주로 차량(12100)의 측방의 화상을 취득한다. 리어 범퍼 또는 백 도어에 구비되는 촬상부(12104)는, 주로 차량(12100)의 후방의 화상을 취득한다. 촬상부(12101 및 12105)에서 취득되는 전방의 화상은, 주로 선행 차량 또는, 보행자, 장애물, 신호기, 교통 표지 또는 차선 등의 검출에 사용된다.
또한, 도 31에는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬영 범위의 한 예가 도시되어 있다. 촬상 범위(12111)는, 프런트 노우즈에 마련된 촬상부(12101)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12112, 12113)는, 각각 사이드 미러에 마련된 촬상부(12102, 12103)의 촬상 범위를 나타내고, 촬상 범위(12114)는, 리어 범퍼 또는 백 도어에 마련된 촬상부(12104)의 촬상 범위를 나타낸다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)에서 촬상된 화상 데이터가 중합시켜짐에 의해, 차량(12100)를 상방에서 본 부감(俯瞰) 화상을 얻을 수 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 거리 정보를 취득하는 기능을 갖고 있어도 좋다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 복수의 촬상 소자로 이루어지는 스테레오 카메라라도 좋고, 위상차 검출용의 화소를 갖는 촬상 소자라도 좋다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 촬상 범위(12111 내지 12114) 내에서의 각 입체물까지의 거리와, 이 거리의 시간적 변화(차량(12100)에 대한 상대 속도)를 구함에 의해, 특히 차량(12100)의 진행로상에 있는 가장 가까운 입체물로, 차량(12100)과 개략 같은 방향으로 소정의 속도(예를 들면, 0㎞/h 이상)로 주행하는 입체물을 선행차로서 추출할 수 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 선행차와 내차와의 사이에 미리 확보하여야 할 차간 거리를 설정하고, 자동 브레이크 제어(추종 정지 제어도 포함한다)나 자동 가속 제어(추종 발진 제어도 포함한다) 등을 행할 수가 있다. 이와 같이 운전자의 조작에 근거하지 않고서 자율적으로 주행하는 자동 운전 등을 목적으로 한 협조 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)로부터 얻어진 거리 정보를 기초로, 입체물에 관한 입체물 데이터를, 2륜차, 보통 차량, 대형 차량, 보행자, 전신주 등 그 밖의 입체물로 분류하여 추출하고, 장애물의 자동 회피에 이용할 수 있다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 차량(12100)의 주변의 장애물을, 차량(12100)의 드라이버가 시인 가능한 장애물과 시인 곤란한 장애물로 식별한다. 그리고, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 각 장애물과의 충돌의 위험도를 나타내는 충돌 리스크를 판단하고, 충돌 리스크가 설정치 이상으로 충돌 가능성이 있는 상황일 때에는, 오디오 스피커(12061)나 표시부(12062)를 통하여 드라이버에게 경보를 출력하는 것이나, 구동계 제어 유닛(12010)를 통하여 강제 감속이나 회피 조타를 행함으로써, 충돌 회피를 위한 운전 지원을 행할 수가 있다.
촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나는, 적외선을 검출하는 적외선 카메라라도 좋다. 예를 들면, 마이크로 컴퓨터(12051)는, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재하는지의 여부를 판정함으로써 보행자를 인식할 수 있다. 이러한 보행자의 인식은, 예를 들면 적외선 카메라로서의 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상에서의 특징점을 추출하는 순서와, 물체의 윤곽을 나타내는 일련의 특징점에 패턴 매칭 처리를 행하여 보행자인지의 여부를 판별하는 순서에 의해 행하여진다. 마이크로 컴퓨터(12051)가, 촬상부(12101 내지 12104)의 촬상 화상 중에 보행자가 존재한다고 판정하고, 보행자를 인식하면, 음성 화상 출력부(12052)는, 당해 인식된 보행자에게 강조를 위한 사각형 윤곽선을 중첩 표시하도록, 표시부(12062)를 제어한다. 또한, 음성 화상 출력부(12052)는, 보행자를 나타내는 아이콘 등을 소망하는 위치에 표시하도록 표시부(12062)를 제어하여도 좋다.
이상, 본 개시에 관한 기술이 적용될 수 있는 차량 제어 시스템의 한 예에 관해 설명하였다. 본 개시에 관한 기술은, 이상 설명한 구성 중, 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104) 등에 적용될 수 있는다. 예를 들면, 촬상부(12101 내지 12104)의 적어도 하나가 거리 정보를 취득하는 기능을 갖는 경우에, 도 1의 거리측정 모듈(100)을 적용할 수 있다. 이에 의해, 차량의 주변의 물체까지의 거리의 검출 정밀도를 향상시키는 것이 가능해진다.
상술한 일련의 처리는, 하드웨어에 의해 실행할 수도 있고, 소프트웨어에 의해 실행할 수도 있다. 일련의 처리를 소프트웨어에 의해 실행하는 경우에는, 그 소프트웨어를 구성하는 프로그램이, 컴퓨터에 인스톨된다. 여기서, 컴퓨터에는, 전용의 하드웨어에 조립되어 있는 컴퓨터(예를 들면, 도 1의 LSI(116) 등)나, 각종의 프로그램을 인스톨함으로써, 각종의 기능을 실행하는 것이 가능한, 예를 들면 범용의 퍼스널 컴퓨터 등이 포함된다.
또한, 컴퓨터가 실행하는 프로그램은, 본 명세서에서 설명하는 순서에 따라 시계열로 처리가 행하여지는 프로그램이라도 좋고, 병렬로, 또는 호출이 행하여진 때 등의 필요한 타이밍에서 처리가 행하여지는 프로그램이라도 좋다.
또한, 본 명세서에서, 시스템이란, 복수의 구성 요소(장치, 모듈(부품) 등)의 집합을 의미하고, 모든 구성 요소가 동일 몸체 중에 있는지의 여부는 묻지 않는다. 따라서 별개의 몸체에 수납되고, 네트워크를 통하여 접속되어 있는 복수의 장치, 및, 하나의 몸체의 중에 복수의 모듈이 수납되어 있는 하나의 장치는, 모두, 시스템이다.
또한, 본 기술의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변경이 가능하다.
예를 들면, 본 기술은, 하나의 기능을 네트워크를 통하여 복수의 장치에서 분담, 공동하여 처리하는 클라우드 컴퓨팅의 구성을 취할 수 있다.
또한, 상술한 플로우 차트로 설명한 각 스텝은, 하나의 장치에서 실행하는 외에 복수의 장치에서 분담하여 실행할 수 있다.
또한, 하나의 스텝에 복수의 처리가 포함되는 경우에는, 그 하나의 스텝에 포함되는 복수의 처리는, 하나의 장치에서 실행하는 외에 복수의 장치에서 분담하여 실행할 수 있다.
<구성의 조합예>
본 기술은, 이하와 같은 구성을 취할 수도 있다.
(1)
발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 설정부와,
설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어하는 출력 제어부를 구비하는 구동 장치.
(2)
상기 설정부는, 상기 발광 소자의 발광 강도가 구동 전류에 대해 개략 선형으로 변화하는 선형 구간 내의 복수의 값이 다른 제1의 구동 전류에 의해 상기 발광 소자를 각각 발광시킨 경우의 복수의 제1의 샘플 광량, 및, 상기 오프셋 광량을 상기 수광 소자에 의해 검출한 결과에 의거하여, 상기 바이어스 전류의 설정을 행하는 상기 (1)에 기재된 구동 장치.
(3)
상기 설정부는, 설정된 상기 바이어스 전류에 의거한 구동 전류에 의해 상기 발광 소자를 발광시킨 경우의 제1의 테스트 광량을 상기 수광 소자에 의해 검출한 결과, 및, 상기 오프셋 광량의 검출 결과에 의거하여, 상기 바이어스 전류의 이상(異常)의 검출을 행하는 상기 (2)에 기재된 구동 장치.
(4)
상기 복수의 제1의 구동 전류는, 상기 발광 소자의 임계치 전류의 근방의 전류인 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 구동 장치.
(5)
상기 설정부는, 상기 발광 소자의 발광 강도가 구동 전류에 대해 개략 선형으로 변화한 선형 구간보다 큰 복수의 값이 다른 제2의 구동 전류에 의해 상기 발광 소자를 각각 발광시킨 경우의 복수의 제2의 샘플 광량, 및, 상기 오프셋 광량을 상기 수광 소자에 의해 검출한 결과에 의거하여, 상기 선형 구간보다 큰 상기 타겟 전류를 설정하는 상기 (1) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 구동 장치.
(6)
상기 설정부는, 설정된 상기 타겟 전류에 의거한 구동 전류에 의해 상기 발광 소자를 발광시킨 경우의 제2의 테스트 광량을 상기 수광 소자에 의해 검출한 결과에 의거하여, 상기 타겟 전류의 이상의 검출을 행하는 상기 (5)에 기재된 구동 장치.
(7)
상기 수광 소자는, 상기 출사광을 확산시키는 확산부재에 의해 반사된 리턴광을 수광하고,
상기 설정부는, 상기 오프셋 광량의 검출 결과 및 상기 제2의 테스트 광량의 검출 결과에 의거하여, 상기 확산부재의 이상의 검출을 행하는 상기 (6)에 기재된 구동 장치.
(8)
상기 출력 제어부는, 상기 타겟 전류 및 상기 바이어스 전류를 가산한 구동 전류의 출력을 제어하는 상기 (1) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 구동 장치.
(9)
상기 출사광을 이용하여 대상물까지의 거리의 측정이 행하여지고,
상기 설정부는, 상기 거리의 측정 전에, 상기 오프셋 광량의 검출 결과에 의거하여, 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 상기 (1) 내지 (8)의 어느 하나에 기재된 구동 장치.
(10)
상기 수광 소자는, 상기 출사광이 소정의 부재에 의해 반사되어 되돌아오는 리턴광을 수광하는 상기 (1) 내지 (9)의 어느 하나에 기재된 구동 장치.
(11)
상기 출력 제어부는, 커런트 미러비가 가변의 커런트 미러 회로를 구비하고, 상기 커런트 미러 회로의 출력 전류와 상기 바이어스 전류를 가산한 구동 전류의 출력을 제어하는 상기 (1) 내지 (10)의 어느 하나에 기재된 구동 장치.
(12)
상기 커런트 미러비는, 상기 출력 전류의 출력을 시작할 때에 내려지는 상기 (11)에 기재된 구동 장치.
(13)
상기 커런트 미러비는, 상기 출력 전류의 출력이 시작되고 나서 소정의 지연 시간이 경과한 후에 내려지는 상기 (11) 또는 (12)에 기재된 구동 장치.
(14)
상기 지연 시간은 가변인 상기 (13)에 기재된 구동 장치.
(15)
상기 커런트 미러 회로의 출력단에 접속 가능한 션트 회로가 마련되어 있고,
상기 션트 회로는, 상기 출력 전류의 출력이 시작되고 나서 상기 지연 시간이 경과할 때까지의 사이, 상기 출력단에 접속되고, 상기 지연 시간의 경과 후에, 상기 출력단으로부터 분리되는 상기 (13) 또는 (14)에 기재된 구동 장치.
(16)
상기 션트 회로를 구성하는 저항은, 전계 효과 트랜지스터의 온 저항에 의해 구성되고,
상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트 전압은, 상기 커런트 미러 회로의 입력 전류에 의해 선형으로 변화하는 상기 (15)에 기재된 구동 장치.
(17)
상기 커런트 미러 회로의 입력단은, 복수의 트랜지스터를 구비하고,
상기 복수의 트랜지스터의 온 또는 오프의 상태에 의해, 상기 커런트 미러비가 변화하는 상기 (11) 내지 (16)의 어느 하나에 기재된 구동 장치.
(18)
상기 출력 전류의 출력 시작 전에, 상기 복수의 트랜지스터 중의 일부가 오프 하고 있고,
상기 출력 전류의 출력을 시작할 때, 또는, 상기 출력 전류의 출력이 시작되고 나서 소정의 지연 시간이 경과한 후에, 상기 오프 하고 있는 트랜지스터 중의 적어도 일부가 온 하는 상기 (17)에 기재된 구동 장치.
(19)
구동 장치가,
발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하고,
설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어하는 구동 방법.
(20)
발광 소자와,
상기 발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자와,
상기 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 설정부와,
설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어하는 출력 제어부를 구비하는 발광 장치.
또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것이 아니고, 다른 효과가 있어도 좋다.
100 : 거리측정 모듈
101 : 발광부
112 : 광학 모듈
113 : LDD
115 : 거리 화상 센서
116 : LSI
121 : LD
122 : PD
123 : 디퓨저
151 : ADC
152 : 구동부
161 : 설정부
162, 163 : IDAC
164 : 출력 제어부
171 : 전원
201 : 제어부
211 : APC 실행부
212 : 거리측정 제어부
401 : 스위칭 전류 생성 회로
412 : 전류원
413a 내지 413c : 트랜지스터
414a 내지 414c : 스위치
416 : 트랜지스터
417 : 스위치
434 : 기생 인덕턴스
451 : 스위칭 전류 생성 회로
461 : 가변 저항
462 : 스위치
501 : 스위칭 전류 생성 회로
511 : 저항
512 : 트랜지스터
551 : 스위칭 전류 생성 회로
561 : 스위치

Claims (20)

  1. 발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 설정부와,
    설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어하는 출력 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 발광 소자의 발광 강도가 구동 전류에 대해 개략 선형으로 변화하는 선형 구간 내의 복수의 값이 다른 제1의 구동 전류에 의해 상기 발광 소자를 각각 발광시킨 경우의 복수의 제1의 샘플 광량, 및, 상기 오프셋 광량을 상기 수광 소자에 의해 검출한 결과에 의거하여, 상기 바이어스 전류의 설정을 행하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 설정부는, 설정된 상기 바이어스 전류에 의거한 구동 전류에 의해 상기 발광 소자를 발광시킨 경우의 제1의 테스트 광량을 상기 수광 소자에 의해 검출한 결과, 및, 상기 오프셋 광량의 검출 결과에 의거하여, 상기 바이어스 전류의 이상의 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1의 구동 전류는, 상기 발광 소자의 임계치 전류의 근방의 전류인 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 설정부는, 상기 발광 소자의 발광 강도가 구동 전류에 대해 개략 선형으로 변화하는 선형 구간보다 큰 복수의 값이 다른 제2의 구동 전류에 의해 상기 발광 소자를 각각 발광시킨 경우의 복수의 제2의 샘플 광량, 및, 상기 오프셋 광량을 상기 수광 소자에 의해 검출한 결과에 의거하여, 상기 선형 구간보다 큰 상기 타겟 전류를 설정하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 설정부는, 설정된 상기 타겟 전류에 의거한 구동 전류에 의해 상기 발광 소자를 발광시킨 경우의 제2의 테스트 광량을 상기 수광 소자에 의해 검출한 결과에 의거하여, 상기 타겟 전류의 이상의 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수광 소자는, 상기 출사광을 확산시키는 확산부재에 의해 반사된 리턴광을 수광하고,
    상기 설정부는, 상기 오프셋 광량의 검출 결과 및 상기 제2의 테스트 광량의 검출 결과에 의거하여, 상기 확산부재의 이상의 검출을 행하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 출력 제어부는, 상기 타겟 전류 및 상기 바이어스 전류를 가산한 구동 전류의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 출사광을 이용하여 대상물까지의 거리의 측정이 행하여지고,
    상기 설정부는, 상기 거리의 측정 전에, 상기 오프셋 광량의 검출 결과에 의거하여, 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수광 소자는, 상기 출사광이 소정의 부재에 의해 반사되어 되돌아오는 리턴광을 수광하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 출력 제어부는, 커런트 미러비가 가변의 커런트 미러 회로를 구비하고, 상기 커런트 미러 회로의 출력 전류와 상기 바이어스 전류를 가산한 구동 전류의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커런트 미러비는, 상기 출력 전류의 출력을 시작할 때에 내려지는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 커런트 미러비는, 상기 출력 전류의 출력이 시작되고 나서 소정의 지연 시간이 경과한 후에 내려지는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 지연 시간은 가변인 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 커런트 미러 회로의 출력단에 접속 가능한 션트 회로가 마련되어 있고,
    상기 션트 회로는, 상기 출력 전류의 출력이 시작되고 나서 상기 지연 시간이 경과할 때까지의 사이, 상기 출력단에 접속되고, 상기 지연 시간의 경과 후에, 상기 출력단으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 션트 회로를 구성하는 저항은, 전계 효과 트랜지스터의 온 저항에 의해 구성되고,
    상기 전계 효과 트랜지스터의 게이트 전압은, 상기 커런트 미러 회로의 입력 전류에 의해 선형으로 변화하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 커런트 미러 회로의 입력단은, 복수의 트랜지스터를 구비하고,
    상기 복수의 트랜지스터의 온 또는 오프의 상태에 의해, 상기 커런트 미러비가 변화하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 출력 전류의 출력 시작 전에, 상기 복수의 트랜지스터 중의 일부가 오프 하고 있고,
    상기 출력 전류의 출력을 시작할 때, 또는, 상기 출력 전류의 출력이 시작되고 나서 소정의 지연 시간이 경과한 후에, 상기 오프 하고 있는 트랜지스터 중의 적어도 일부가 온 하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
  19. 구동 장치가,
    발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하고,
    설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어하는 것을 특징으로 하는 구동 방법.
  20. 발광 소자와,
    상기 발광 소자로부터의 출사광의 일부를 수광하는 수광 소자와,
    상기 수광 소자에 의해 상기 발광 소자가 발광하지 않는 때의 오프셋 광량을 검출한 결과에 의거하여, 상기 발광 소자의 바이어스 전류, 및, 상기 출사광을 소망하는 강도로 설정하기 위한 타겟 전류 중의 적어도 하나의 설정을 행하는 설정부와,
    설정된 상기 바이어스 전류 및 상기 타겟 전류 중의 적어도 하나에 의거하여, 상기 발광 소자의 구동 전류의 출력을 제어하는 출력 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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